物理量センサの製造方法
【課題】メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止できる物理量センサの製造方法を提供する。
【解決手段】熱式流量センサを形成するために用いるＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成とする。これにより、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。このため、シリコン酸化膜１２がエッチングされることによるメンブレンの薄厚化を防止することができ、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止することが可能となる。
【解決手段】熱式流量センサを形成するために用いるＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成とする。これにより、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。このため、シリコン酸化膜１２がエッチングされることによるメンブレンの薄厚化を防止することができ、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数層の膜からなるメンブレンが設けられた物理量センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、発熱抵抗体と測温抵抗体を用いた熱式流量センサが開示されている。熱式流量センサは、発熱抵抗体を被測定流体中に設置し、被測定流体によって奪われる発熱抵抗体の放熱量を測温抵抗体により検出して、被測定流体の流量を検出する。このような熱式流量センサでは、基板に凹部や空洞部を形成することにより、基板との接触を減らし、基板への熱伝達を抑制できるようにした薄膜部としてのメンブレンが設けられる。このメンブレンの上に発熱抵抗体と測温抵抗体を配置することで、熱式流量センサの応答性を高めている。
【０００３】
この特許文献１に示される熱式流量センサは、ＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を用いて製造されており、メンブレンの最下層をＳＯＩ基板における埋め込み層（ＢＯＸ層）を構成するＳｉＯ2により構成している。
【特許文献１】特開２００１−１２９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された熱式流量センサにおいては、メンブレンの最下層をＳＯＩ基板の埋め込み層を構成するＳｉＯ2一層のみにより構成しているため、支持基板を構成するシリコン基板に対して凹部を形成するためにＫＯＨ等などを用いて異方性エッチングを行うと、ＳｉＯ2もエッチングされてしまう。したがって、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうという問題が発生する。
【０００５】
なお、ここでは上記の問題について、熱式流量センサを例に挙げて説明したが、メンブレンを用いた他の物理量センサに関しても上記と同様の問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止できる物理量センサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、シリコン基板（１０）を支持基板、絶縁膜（１３）を埋め込み層、半導体層（１４）をＳＯＩ層としたＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板（１０）における空洞部（１０ａ）に形成された絶縁膜（１３）をメンブレンとして構成されてなる物理量センサの製造方法において、ＳＯＩ基板として、絶縁膜（１３）がシリコン窒化膜（１１）と該シリコン窒化膜（１１）よりも半導体層（１４）側に配置されたシリコン酸化膜（１２）の少なくとも２層を含む積層構造となるものを用意する工程と、ＳＯＩ基板におけるシリコン基板（１０）をエッチングすることで、該シリコン基板（１０）に空洞部（１０ａ）を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。
【０００８】
このように、熱式流量センサを形成するために用いるＳＯＩ基板の埋め込み層をシリコン酸化膜（１２）の一層のみによって構成せずに、シリコン酸化膜（１２）よりもシリコン基板（１０）側に配置したシリコン窒化膜（１１）も備えた構成としている。このため、シリコン基板（１０）をエッチングする際に、シリコン窒化膜（１１）がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜（１２）が除去されないようにすることができる。このため、シリコン酸化膜（１２）がエッチングされることによるメンブレンの薄厚化を防止することができ、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止することが可能となる。
【０００９】
例えば、Ｓｉ3Ｎ4もしくはＳｉリッチのＳｉxＮyを用いて絶縁膜（１３）に含まれるシリコン窒化膜（１１）を形成することができる。
【００１０】
また、このようなシリコン窒化膜（１１）は、引っ張り応力を有する膜として形成されると好ましい。このようにすることで、メンブレンを構成する膜全体の平均応力が引っ張り応力となるようにすることが可能となり、メンブレンが挫屈して破損し難くなるようにできる。
【００１１】
なお、シリコン窒化膜（１１）の形成に関しては、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）にシリコン窒化膜（１１）を形成することにより行っても良いし、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から窒素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、シリコン基板（１０）の決められた深さの位置にシリコン窒化膜（１１）を形成することにより行っても良い。
【００１２】
一方、例えば、ＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮyおよびポーラスシリカのいずれかを用いて絶縁膜（１３）に含まれるシリコン酸化膜（１２）を形成することができる。
【００１３】
この場合、シリコン酸化膜（１２）を形成に関しては、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に形成したシリコン窒化膜（１１）の上面、もしくは、ＳＯＩ層を形成するためのシリコン基板（３０）の表面（３０ａ）にシリコン酸化膜（１２）を形成することにより行っても良いし、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から酸素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、シリコン基板（１０）の決められた深さの位置にシリコン酸化膜（１２）を形成することにより行っても良い。
【００１４】
例えば、ＳＯＩ基板を用意する工程は、支持基板となるシリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）にシリコン窒化膜（１１）を形成する工程と、ＳＯＩ層を形成するためのＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を用意し、該ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）にシリコン酸化膜（１２）を形成する工程と、シリコン窒化膜（１１）とシリコン酸化膜（１２）とを貼り合わせることにより、支持基板となるシリコン基板（１０）とＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を一体化させる工程と、ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を薄厚化させることで、ＳＯＩ層を形成する工程と、を含んだ工程により行われる。
【００１５】
この場合、ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）からＳＯＩ層の膜厚相当分の深さの位置に水素イオンを注入しておき、その後、熱処理を行うことにより、水素イオンを注入した位置においてＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を割ることで、ＳＯＩ層を形成することができる。
【００１６】
以上説明した物理量センサの製造方法は、例えば、メンブレン内に配置される半導体層（１４）をヒータ（１５ａ、１５ｂ）とし、流体の流動に伴うヒータ（１５ａ、１５ｂ）の温度変化に基づき、物理量として流体の流量の検出を行う熱式流量センサ（Ｓ１）の製造方法として適用することができる。
【００１７】
また、半導体層（１４）の上層に配置されると共に半導体層（１４）との接触点となる複数の接点を有した配線層（４１）と、メンブレン内において配線層（４１）よりも上層に配置された赤外線吸収膜（４３）とを有し、配線層（４１）と半導体層（１４）との接点のうちメンブレン内の接点を温接点とし、メンブレン外の接点を冷接点として、赤外線吸収膜（４３）に赤外線が照射されたときに、赤外線吸収膜（４３）の温度上昇に伴い発生する温接点と冷接点との温度差に起因する起電力に基づき、物理量として赤外線の量を検出する赤外線センサ（Ｓ２）の製造方法として適用することもできる。
【００１８】
また、半導体層（１４）の上層に配置された配線層（５１）と、メンブレン内において配線層（５１）よりも上層に配置された測定対象ガスとの反応により抵抗値を変化させる感ガス膜（５３）とを有し、配線層（５１）のうち感ガス膜（５３）に電気的に接続されるパッド部（５１ａ、５１ｂ）を通じて感ガス膜（５３）の抵抗値を検出できると共に、配線層（５１）のうち半導体層（１４）に電気的に接続されるパッド部（５１ｃ、５１ｄ）を通じて半導体層（１４）に電流が流せるように構成され、半導体層（１４）に電流を流して加熱することでメンブレン内の感ガス膜（５３）の温度を上げ、感ガス膜（５３）を対象ガスと反応させて該感ガス膜（５３）の抵抗値を変化させることで、物理量として対象ガスの量を検出するガスセンサ（Ｓ３）の製造方法として適用することもできる。
【００１９】
また、半導体層（１４）の上層に配置されると共に半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）とを有し、メンブレン内に配置された半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力によるメンブレンの変位に伴う半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、物理量として圧力を検出する圧力センサ（Ｓ４）の製造方法として適用することもできる。
【００２０】
また、半導体層（１４）の上層に配置されて該半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）を有すると共に、空洞部（１０ａ）に形成された絶縁膜（１３）に備えられた錘部（１０ｅ）を有し、メンブレン内に配置された半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、加速度によるメンブレンの変位に伴う半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、物理量として加速度を検出する加速度センサ（Ｓ５）の製造方法として適用することもできる。
【００２１】
さらに、半導体層（１４）の上層に配置されると共に半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）と、空洞部（１０ａ）に形成された絶縁膜（１３）に台座（６３）から離間するように備えられた錘部（１０ｅ）とを有し、メンブレン内に配置された半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力もしくは加速度によるメンブレンの変位に伴う半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、物理量として圧力もしくは加速度を検出する複合センサ（Ｓ６）の製造方法として適用することもできる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態を適用した物理量センサとしての熱式流量センサＳ１の概略平面構成を示す図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った熱式流量センサＳ１の概略断面構成を示す図である。
【００２５】
熱式流量センサＳ１は、例えば板厚が４００μｍまたは６００μｍとされたシリコン基板１０をベースに形成されている。このシリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【００２６】
図２に示されるように、空洞部１０ａは、シリコン基板１０の表面１０ｂと裏面１０ｃを貫通するように形成されている。具体的には、空洞部１０ａは、シリコン基板１０の裏面１０ｃ側を開口部１０ｄとし、シリコン基板１０の裏面１０ｃ側から表面１０ｂ側へ向かって凹ませた凹部として構成されている。
【００２７】
また、図２に示されるように、シリコン基板１０の表面１０ｂ上には、シリコン窒化膜１１、シリコン酸化膜１２が積層された絶縁膜１３が形成されている。ここでいうシリコン窒化膜１１は、ＳｉとＮを有する膜のことを意味しており、例えばＳｉ3Ｎ4やＳｉリッチのＳｉxＮyが該当する。このシリコン窒化膜１１は、引っ張り応力を有する膜となっており、例えば、０．０５〜０．５μｍ程度の膜厚とされている。また、シリコン酸化膜１２は、ＳｉとＯを有する膜のことを意味しており、例えばＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮy、ポーラスシリカなどが該当する。このシリコン酸化膜１２は、圧縮応力を有する膜となっており、例えば、０．０１〜１μｍ程度の膜厚とされている。
【００２８】
この絶縁膜１３の表面には、シリコン層に不純物を熱拡散させたことによって形成された半導体層１４がパターニングされており、この半導体層１４により、ヒータ１５ａ、１５ｂと環境温度を測定するための温度計１６ａ、１６ｂおよび配線層１７ａ〜１７ｆを構成する抵抗体が形成されている。
【００２９】
このように構成されたシリコン基板１０と絶縁膜１３および半導体層１４は、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成されたものである。
【００３０】
さらに、半導体層１４は、ＢＰＳＧ等からなる絶縁膜１８によって覆われ、この絶縁膜１８の所定部位に形成されたコンタクトホールを通じて、アルミニウムなどで構成されたパッド１９ａ〜１９ｆに電気的に接続されている。
【００３１】
また、絶縁膜１８の表面において、シリコン基板１０のほぼ全域を覆うようにシリコン窒化膜２０が形成され、熱式流量センサＳ１の表面が保護されている。このシリコン窒化膜２０におけるパッド１９ａ〜１９ｆと対応する部位には、開口部が形成されており、この開口部を通じてパッド１９ａ〜１９ｆに対してワイヤ２１ａ〜２１ｆがボンディングされることで、熱式流量センサＳ１の外部に備えられる制御回路に電気的に接続されるようになっている。
【００３２】
そして、シリコン基板１０における裏面側には、シリコン窒化膜２１が形成されている。このシリコン窒化膜２１には開口部が形成されており、この開口部を通じてシリコン基板１０の開口部１０ｄが形成されている。
【００３３】
このような構造により、熱式流量センサＳ１が構成されている。
【００３４】
続いて、このような熱式流量センサＳ１で被測定流体である空気の流量検出を行うときの動作の一例について説明する。
【００３５】
ヒータ１５ａ、１５ｂは、図示しない制御回路によって駆動され、例えば温度計１６ａ、１６ｂで測定される環境温度よりも２００℃高い温度となるように制御される。具体的には、制御回路からワイヤ２１ｂ、２１ｃ、パッド１９ｂ、１９ｃおよび配線層１７ｂ、１７ｃを通じてヒータ１５ａに電流が流されると共に、ワイヤ２１ｄ、２１ｃ、パッド１９ｄ、１９ｅおよび配線層１７ｄ、１７ｅを通じてヒータ１５ｂに電流が流される。これにより、所定の線幅で構成された各ヒータ１５ａ、１５ｂが加熱される。
【００３６】
環境温度の測定は各温度計１６ａ、１６ｂの抵抗値が環境温度に応じて変動するので、温度計１６ａの抵抗値変化に伴う電流量変化がワイヤ２１ａ、２１ｂやパッド１９ａ、１９ｂおよび配線層１７ａ、１７ｂを通じて、また、温度計１６ｂの抵抗値変化に伴う電流量変化がワイヤ２１ｅ、２１ｆやパッド１９ｅ、１９ｆおよび配線層１７ｅ、１７ｆを通じて、それぞれ制御回路に入力されることになる。これにより、制御回路側で、各温度計１６ａ、１６ｂそれぞれの位置の温度が検出される。
【００３７】
したがって、制御回路側で、各温度計１６ａ、１６ｂで検出される環境温度よりも２００℃高い温度となるように、各ヒータ１５ａ、１５ｂに流す電流量がフィードバック制御される。
【００３８】
例えば、図１中の白抜き矢印方向から空気が流れてくるとする。ここで、上述したように、加熱されたヒータ１５ａ、１５ｂは空気が流れることにより、熱を奪われて温度が下がるが、空気の流れの下流側のヒータ１５ｂは、上流側のヒータ１５ａを通過する時に加熱された空気が下流側のヒータ１５ｂに接するために、熱が少ししか奪われず、温度の下がりは小さい。そして、このように各ヒータ１５ａ、１５ｂの熱の奪われ方は、空気の流量に応じたものとなる。
【００３９】
したがって、制御回路は、ヒータ１５ａおよびヒータ１５ｂが常に環境温度よりも２００℃高い温度になるように各ヒータ１５ａ、１５ｂへの通電量をそれぞれ大きくし、それらの通電量に基づいて、空気の流量および流れの方向を検出することが可能となる。
【００４０】
続いて、本実施形態で示される熱式流量センサＳ１の製造方法について、図３に示す製造工程図を参照して説明する。
【００４１】
〔図３（ａ）に示す工程〕
まず、単結晶シリコンで構成された支持基板となるシリコン基板１０を用意する。例えば、シリコン基板１０として、面方位が（１００）で、４００μｍまたは６００μｍ程度の板厚を有する６インチウェハを用いる。このときのシリコン基板１０には、まだ空洞部１０ａが形成されていないものとなっている。
【００４２】
〔図３（ｂ）に示す工程〕
シリコン基板１０における表面１０ｂおよび裏面１０ｃ上に、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法によってシリコン窒化膜１１およびシリコン窒化膜２１を例えば０．０５〜０．５μｍ程度デポジションにより形成する。このとき、シリコン窒化膜１１およびシリコン窒化膜２１が引っ張り応力を有する膜となるように、これらの成膜条件を設定する。メンブレンを構成するシリコン窒化膜１１、シリコン酸化膜１２、絶縁膜１８、シリコン窒化膜２０のうちの多くが圧縮応力を有する膜として構成されるが、圧縮応力が働くとメンブレンが挫屈して破損しやすくなることが知られている。このため、シリコン窒化膜１１が引っ張り応力を有する膜となるようにすることで、メンブレンが挫屈して破損し難くなるようにしている。
【００４３】
また、このときシリコン窒化膜１１をＳｉ3Ｎ4で構成しても良いが、ＳｉリッチのＳｉxＮyにすると好ましい。すなわち、Ｓｉ3Ｎ4は引張り応力が大凡１２００ＭＰａと高すぎるため、厚く形成するとＳｉ3Ｎ4で構成されたシリコン窒化膜１１自身にクラックが発生する可能性がある。よって、Ｓｉ3Ｎ4は厚くても１回のデポジションでは０．２μｍ程度、複数回のデポジションでは０．５μｍ程度までしか形成できない（Ｓｉ3Ｎ4を複数回のデポジションで形成することによって厚く形成してもクラックの発生を抑制できるので、０．２μｍ以上の厚さでデポジションする場合には複数回で行うのが好適である）。また、Ｓｉ3Ｎ4を厚く形成すると、シリコン窒化膜１１の引っ張り応力が大きくなるシリコン基板１０の外縁近傍において表面１０ｂにスリップが発生するという問題もある。それに対して、ＳｉリッチのＳｉxＮyはＳｉ3Ｎ4より引張り応力を低くすることができるので、Ｓｉ3Ｎ4より厚く形成できる。このため、メンブレンのトータル膜厚を厚くしても、膜全体の平均応力を引張り応力にすることができる。このようなＳｉリッチのＳｉxＮyは、例えばＬＰ−ＣＶＤ法で形成され、形成温度（７００〜９００℃）やガス流量比（ＳｉＨ2Ｃｌ2／ＮＨ3比≒０．３〜８）によって、Ｓｉリッチ量をコントロールでき、所望の引張り応力を得ることができる。
【００４４】
なお、メンブレンを構成する膜全体の平均応力が引っ張り応力（望ましくは２０ＭＰａ以上の引っ張り応力）となるように、シリコン窒化膜をＬＰ−ＣＶＤ法によって形成しているが、シリコン窒化膜が形成される表面に段差があると、シリコン窒化膜が剥離したり、割れたりするなどの問題がある。しかしながら、ここで説明したように、シリコン窒化膜１１を平面となっているシリコン基板１０の表面１０ｂに形成することで、シリコン窒化膜１１が剥離したり、割れたりするということはない。
【００４５】
〔図３（ｃ）、（ｄ）に示す工程〕
一方、単結晶シリコンで構成されたＳＯＩ層を構成するシリコン基板３０を用意する。例えば、シリコン基板１０と同じものを用いることができる。そして、シリコン基板３０における表面３０ａ（および裏面３０ｂ）上に、熱酸化によってシリコン酸化膜１２を例えば０．０１〜１μｍ程度形成する。
【００４６】
このとき、シリコン酸化膜１２をＳｉＯ2で構成することもできるが、ＳｉＯxＮy（シリコンオキシナイトライド）にすると、ＳｉＯ2より圧縮応力を低くすることができる。上述したように、メンブレンを構成する膜全体の平均応力が引張り応力である必要があり、シリコン酸化膜１２をＳｉＯxＮyとすることにより、ＳｉＯ2とした場合と比べて圧縮応力の膜を厚くすることができる。これにより、メンブレンのトータル膜厚を厚くすることができ、気体中に混ざったダストがメンブレンに衝突したときのメンブレンの破損を防止できると共に、空気の圧力変動に対するメンブレンの変形を抑制できるため、計測精度の悪化も防止できる。このようなＳｉＯxＮyは、例えばプラズマＣＶＤ法で形成される。
【００４７】
また、シリコン酸化膜１２をＳｉＯ2ではなくポーラスシリカで構成しても、ＳｉＯ2より圧縮応力を低くすることができる。さらに、ポーラスシリカにすると熱伝導率も小さくすることができるため、上記効果に加えて発熱抵抗体を構成するヒータ１５ａ、１５ｂを少ない電力で同じ温度に制御することができ、省電力化が可能となる。このようなポーラスシリカは、例えば有機ＳＯＧ（Spin On Glass）をＯ2アッシングすると形成される。なお、有機ＳＯＧとは、メインのネットワークのＳｉ−Ｏ結合の一部をメチル基で終端したもののことを指す。
【００４８】
〔図３（ｅ）に示す工程〕
シリコン基板１０における表面１０ｂ側のシリコン窒化膜１１とシリコン基板３０における表面３０ａ側のシリコン酸化膜１２を貼り合わせることで、２枚のシリコン基板１０、３０を一体化させる。具体的には、シリコン窒化膜１１とシリコン酸化膜１２をこれらの間にボイド（空孔）が形成されないように重ね合わせ、１０００℃以上の高温での熱処理を行う。これにより、埋め込み層を構成する絶縁膜１３がシリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２によって構成されたＳＯＩ基板が形成される。
【００４９】
〔図３（ｆ）に示す工程〕
ＣＭＰ（Chemical Mechanical polishing）等により、シリコン基板３０を研磨し、例えば０．２〜２μｍの膜厚となるまで薄厚化することでＳＯＩ層を形成する。この後、必要に応じてＳＯＩ層の表面を酸化したのち、ＳＯＩ層に対してドナー不純物（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）もしくはアクセプタ不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ）を例えば１×１０19〜１×１０21ｃｍ-3程度の濃度となるようにイオン注入したのち、活性化熱処理を行うことにより、半導体層１４を形成する。活性化熱処理に関しては、後で熱処理工程が行われる場合に、その熱処理では不純物の拡散と電気的な活性化が不十分な場合にのみ行うようにしても良い。
【００５０】
なお、ここでは不純物をイオン注入によりドーピングしているが、リンデポのようなイオン注入を行わないドーピング方法を用いても良いし、元々、シリコン基板３０を形成する際のシリコン結晶成長時にドナー不純物（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）やアクセプタ不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ）がドーピングされる雰囲気としておけば、ここでのイオン注入を行わなくても良くなり、製造工程の簡略化を図れるという効果も得られる。
【００５１】
〔図４（ａ）に示す工程〕
不純物をイオン注入する前に半導体層１４の表面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程等を行ったのち、半導体層１４をパターニングする。これにより、ヒータ１５ａ、１５ｂと環境温度を測定するための温度計１６ａ、１６ｂおよび配線層１７ａ〜１７ｆが構成される。このとき、ヒータ１５ａ、１５ｂに関しては、例えば、線幅が１０μｍ程度となるようにする。なお、この半導体層１４のパターニングは、エッチングによって行うことになるが、ＳＯＩ層の下地としてシリコン酸化膜１２が形成されているため、エッチング時にシリコン窒化膜１１までエッチングされてしまうことを防止することができる。このため、後に形成されるメンブレンの強度を低下させないようにすることができる。
【００５２】
〔図４（ｂ）に示す工程〕
半導体層１４の表面の安定化のために、必要に応じて半導体層１４の表面を微少量酸化させたのち、ＢＰＳＧ層をデポジションにより形成することで絶縁膜１８を形成する。続いて、アニール処理を行うことで表面の段差を平坦化したのち、フォトエッチング工程によって絶縁膜１８にコンタクトホールを形成する。そして、アルミニウムをデポジションにより形成したのち、フォトエッチング工程によってアルミニウムをパターニングすることでパッド１９ａ〜１９ｆを形成する。なお、ここではアルミニウムをパターニングしてパッド１９ａ〜１９ｆとしたが、引き出し配線を構成するようにしても良い。
【００５３】
〔図４（ｃ）に示す工程〕
シリコン基板１０の表面１０ｂ側の全面に、プラズマＣＶＤ法等によって例えば３．２μｍ程度の膜厚で保護膜となるシリコン窒化膜２０をデポジションにより形成する。これにより、アルミニウムで構成されたパッド１９ａ〜１９ｆを保護できると共に、メンブレンの厚膜化を図ることができ、空気中に混ざったダストがメンブレンに衝突したときの破損を防止できると共に、空気の圧力変動に対するメンブレンの変形を抑制できるため、計測精度の悪化も防止できる。なお、ここではシリコン窒化膜２０と絶縁膜１８の両方を形成する場合について説明したが、これらのうちの一方でもあれば、保護膜として機能する。
【００５４】
そして、フォトエッチング工程によってシリコン窒化膜２０の所定位置を開口させることで各パッド１９ａ〜１９ｆを露出させる。その後、パッシベーションアニール処理を行う。
【００５５】
〔図４（ｄ）に示す工程〕
フォトエッチング工程によってシリコン窒化膜２１の所定部位を開口させる。そして、シリコン窒化膜２１をマスクとしてシリコン基板１０を露出部分から異方性エッチングすることで、シリコン基板１０に開口部１０ｄを形成することにより、空洞部１０ａを構成する。このとき、シリコン基板１０の面方位が（１００）とされているため、図１に示すような形状に開口部１０ｄが形成される。これにより、図１、図２に示される本実施形態の熱式流量センサＳ１が完成する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の熱式流量センサＳ１では、熱式流量センサＳ１を形成するために用いるＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。このため、シリコン酸化膜１２がエッチングされることによるメンブレンの薄厚化を防止することができ、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止することが可能となる。
【００５７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、図３（ｂ）に示す工程において、シリコン基板１０の表面１０ｂのシリコン窒化膜１１だけでなく裏面１０ｃのシリコン窒化膜２１も同時に形成するようにしているが、後の工程で形成しても良い。例えば、図４（ｂ）の工程の後にシリコン窒化膜２１を形成しても良い。
【００５８】
ただし、シリコン窒化膜１１は、上述したように引っ張り応力を有した膜とされるため、シリコン窒化膜１１の引っ張り応力によってシリコン基板１０に反りが発生する可能性もある。このため、上記第１実施形態のように、シリコン窒化膜１１の形成時にシリコン窒化膜２１を同時に形成するようにしておけば、シリコン基板１０の反りを抑制することも可能である。また、このようにシリコン窒化膜１１とシリコン窒化膜２１を別々に形成する場合と比べて、上述した第１実施形態のようにこれらを同一工程で形成した方が製造工程の簡略化を図れるという効果も得られる。
【００５９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の熱式流量センサＳ１は、第１実施形態に対して絶縁膜１３の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００６０】
図５（ａ）は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の熱式流量センサＳ１の形成に用いるＳＯＩ基板の断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０の表面１０ｂとシリコン窒化膜１１との間に例えば０．０２〜１μｍの膜厚のシリコン酸化膜２２を配置しており、ＳＯＩ基板における埋め込み層に相当する絶縁膜１３をシリコン酸化膜２２、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２により構成している。シリコン酸化膜２２は、ＳｉとＯを有する膜のことを意味しており、例えばＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮy、ポーラスシリカなどが該当する。
【００６１】
このように、絶縁膜１３をシリコン酸化膜２２、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２の三層構造としても構わない。さらに、シリコン窒化膜１１が引っ張り応力を有する膜であるため、シリコン基板１０の表面１０ｂにシリコン窒化膜１１を直接形成すると、シリコン窒化膜１１の引っ張り応力が大きくなるシリコン基板１０の外縁近傍において表面１０ｂにスリップが発生することがあるが、シリコン窒化膜１１の下地にシリコン酸化膜２２を形成することにより、そのようなスリップの発生を防止することも可能となる。
【００６２】
ただし、このような構造の場合、図５（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０に開口部１０ｄを形成するためのエッチング時にシリコン酸化膜２２もエッチングされることになるが、その上にシリコン窒化膜１１があるため、エッチングされ過ぎてメンブレンが破損することはない。
【００６３】
図６は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程を示した断面図である。なお、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程のうち、ＳＯＩ基板を形成する前の工程に関しては第１実施形態と異なっているが、ＳＯＩ基板を形成した後の工程に関しては第１実施形態と全く同じであるため、ここではＳＯＩ基板を形成する前の工程に関してのみ示してある。
【００６４】
図６（ａ）に示す工程において、上述した図３（ａ）に示す工程で説明したシリコン基板１０を用意したのち、続く図６（ｂ）に示す工程において、熱酸化等により、シリコン基板１０の表面１０ｂにシリコン酸化膜２２を形成する。そして、上述した図３（ｂ）に示す工程と同様の方法により、シリコン酸化膜２２の上面およびシリコン基板１０の裏面１０ｃに対してシリコン窒化膜１１、２１を形成する。
【００６５】
また、図６（ｃ）、（ｄ）に示す工程では、上述した図３（ｃ）、（ｄ）に示す工程と同様の方法により、シリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成する。そして、図６（ｅ）に示す工程において、図３（ｅ）に示す工程と同様の手法により、シリコン基板１０におけるシリコン酸化膜２２の上面に形成されたシリコン窒化膜１１とシリコン基板３０における表面３０ａ側のシリコン酸化膜１２を貼り合わせる。その後、図６（ｆ）に示す工程において、シリコン基板３０を研磨して薄くすることで半導体層１４を構成する。
【００６６】
なお、図６（ｂ）に示す工程においてシリコン酸化膜２２を熱酸化で形成する場合には、シリコン基板１０の裏面１０ｃにもシリコン酸化膜が形成されることになるが、このシリコン酸化膜はシリコン窒化膜２１で覆われた状態となり、後工程で行われるシリコン基板１０に開口部１０ｄを形成するためのエッチングを行ってもあまり除去されないため、形成されていても問題ない。
【００６７】
（第４実施形態）
上記第３実施形態では、図６（ｂ）に示す工程において、シリコン基板１０の表面１０ｂにシリコン酸化膜２２およびシリコン窒化膜１１が形成されるようにしている。しかしながら、図６（ｄ）に示す工程において、シリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜２２を順に積層しておき、シリコン基板１０における表面１０ｂとシリコン酸化膜２２を貼り合わせるようにすることも可能である。このようにした場合、シリコン基板３０の裏面３０ｂにもシリコン窒化膜やシリコン酸化膜が形成されることになるが、これらは図６（ｆ）に示す工程で行われる研磨によって除去されるため、問題ない。
【００６８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。上記第１実施形態では、図３（ｆ）に示す工程において、シリコン基板３０を研磨することによって薄厚化しているが、本実施形態では、第１実施形態と異なる方法によってシリコン基板３０を薄厚化する。
【００６９】
図７は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程を示した断面図である。なお、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程のうち、ＳＯＩ基板を形成する前の工程に関しては第１実施形態と異なっているが、ＳＯＩ基板を形成した後の工程に関しては第１実施形態と全く同じであるため、ここではＳＯＩ基板を形成する前の工程に関してのみ示してある。
【００７０】
図７（ａ）、（ｂ）に示す工程では、上述した図３（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様の手法により、シリコン基板１０の表面１０ｂおよび裏面１０ｃにシリコン窒化膜１１、２１を形成する。
【００７１】
一方、図７（ｃ）に示す工程では、上述した図３（ｃ）に示す工程と同様にシリコン基板３０を用意し、続く図７（ｄ）に示す工程において、シリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成したのち、シリコン酸化膜１２の上方から水素イオンのイオン注入を行う。このときのイオン注入による水素イオンの注入深さは、ＳＯＩ層（半導体層１４）の厚みと同等となるようにしており、ＳＯＩ層を例えば１μｍの厚みとするのであれば、水素イオンの注入深さも１μｍとなるようにしている。
【００７２】
その後、図７（ｅ）に示す工程において、図３（ｅ）に示す工程と同様の手法により、シリコン基板１０におけるシリコン酸化膜２２の上面に形成されたシリコン窒化膜１１とシリコン基板３０における表面３０ａ側のシリコン酸化膜１２を貼り合わせる。このとき、貼り合わせの為に行う熱処理を１０００℃以上にしているため、水素イオンが注入された深さの位置でシリコン基板３０が割れる（スマートカット）。このようにすることで、研磨によらなくても所望膜厚のＳＯＩ層を形成することができる。
【００７３】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。上記第１実施形態では、基本的に、シリコン基板１０とシリコン基板３０とを絶縁膜１３を介して貼り合わせることでＳＯＩ基板を構成しているが、本実施形態では、第１実施形態と異なる方法によってＳＯＩ基板を形成する。
【００７４】
図８は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程を示した断面図である。なお、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程のうち、ＳＯＩ基板を形成する前の工程に関しては第１実施形態と異なっているが、ＳＯＩ基板を形成した後の工程に関しては第１実施形態と全く同じであるため、ここではＳＯＩ基板を形成する前の工程に関してのみ示してある。
【００７５】
図８（ａ）に示す工程において、上述した図３（ａ）に示すようなシリコン基板１０を用意する。その後、シリコン基板１０の表面１０ｂ側から酸素イオンと窒素イオンをイオン注入する。このとき、酸素イオンに関しては、ＳＯＩ層の膜厚分を考慮して、例えば、表面１０ｂから１μｍの深さの位置からシリコン酸化膜１２の厚さ分深い位置まで注入されるようにしている。窒素イオンに関しては、酸素イオンの注入位置の最も深い位置からシリコン窒化膜１１の厚さ分深い位置まで注入されるようにしている。
【００７６】
図８（ｂ）に示す工程において、この後、シリコン基板１０における表層部、具体的にはＳＯＩ層相当の深さの位置までドナー不純物（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）もしくはアクセプタ不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ）を例えば１×１０19〜１×１０21ｃｍ-3程度の濃度となるようにイオン注入したのち、１０００℃以上の高温で熱処理を行うことにより、不純物の活性化を行うと共に、酸素イオンと窒素イオンをシリコン基板１０中のシリコンと反応させる。これにより、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２が形成されると共に、ＳＯＩ層が形成され、ＳＯＩ基板が完成する。
【００７７】
このように、一枚のシリコン基板１０を用いてＳＯＩ基板を形成することも可能である。このようにすれば、シリコン基板枚数を少なくできると共に、ＳＯＩ基板を形成するための製造工程の簡略化を図ることが可能となるため、センサ製造コストを低減できる。
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。上記第１〜第６実施形態では、物理量センサとして熱式流量センサＳ１に本発明の一実施形態を適用する場合について説明したが、本実施形態では、サーモパイル型赤外線センサに本発明の一実施形態を適用する場合について説明する。
【００７８】
図９は、本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２の断面図である。この図に示すように、第１〜第６実施形態と同様、本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【００７９】
本実施形態でも、半導体層１４は、シリコン層に不純物を熱拡散させたことによって形成されている。この半導体層１４の上層に、例えばＢＰＳＧからなる層間絶縁膜４０が形成されていると共に、例えばＡｌにて構成された配線層４１が形成され、配線層４１が層間絶縁膜４０に形成されたコンタクトホールを通じて半導体層１４と接触させられている。
【００８０】
また、配線層４１および層間絶縁膜４０の上層には、例えばＴＥＯＳからなる保護膜４２が形成されている。この保護膜４２には、配線層４１を部分的に露出させることでパッドを構成するための開口部４２ａが形成されている。
【００８１】
さらに、メンブレン内のみにおいて、保護膜４２の上層には、例えばカーボンペーストにより構成された赤外線吸収膜４３が形成されている。なお、上述したように、配線層４１は半導体層１４に接触させられているが、具体的には、配線層４１はメンブレン内における赤外線吸収膜４３の下方とメンブレン外それぞれにおいて半導体層１４と接触させられている。これらの接点のうち赤外線吸収膜４３の下方に位置するものが温接点、メンブレン外のものが冷接点となる。
【００８２】
このような構成のサーモパイル型赤外線センサＳ２では、赤外線が照射されると赤外線吸収膜４３が赤外線を吸収し、発熱する。その熱が温接点に伝わり、温接点の温度が上るため、冷接点との間に熱起電力が発生する。このため、サーモパイル型赤外線センサＳ２は、温接点と冷接点との間に発生した熱起電力により、赤外線量を検出することが可能となる。このとき、温接点はメンブレン内にあり、冷接点がメンブレン外にあるため、温接点に関しては効率よく温度が上昇し、冷接点に関しては温接点の温度上昇に伴う温度上昇を少なくすることが可能となる。また、半導体層１４が多結晶シリコンではなく単結晶シリコンで構成されているため、同じ不純物濃度でも、低い抵抗値と高い熱起電力を得ることができ、さらに、粒界がなくなるので特性のばらつきも少なくなるという効果も得られる。
【００８３】
続いて、本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２の製造方法について、図１０に示すサーモパイル型赤外線センサＳ２の製造工程図を参照して説明する。
【００８４】
〔図１０（ａ）に示す工程〕
まず、上記第１〜第６実施形態で説明したＳＯＩ基板、例えば、第１実施形態の図３の工程により形成したＳＯＩ基板を用意したのち、半導体層１４を所望の抵抗値にするために、ドナー不純物（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ）やアクセプタ不純物（Ｂ、Ａｌ）をイオン注入してドーピングし、不純物濃度としては大凡１×１０16〜１×１０21／ｃｍ3にする。このときの手法は、図３（ｆ）に示した工程と同様で良い。
【００８５】
〔図１０（ｂ）に示す工程〕
半導体層１４をエッチングによりパターニングする。これにより、配線層４１と接点とされる部分、つまり温接点や冷接点が構成されるように、半導体層１４がメンブレン内からメンブレン外に至るように延設される。
【００８６】
〔図１０（ｃ）に示す工程〕
半導体層１４を必要に応じて熱酸化したのち、ＣＶＤ法によりＢＰＳＧからなる層間絶縁膜４０を形成し、熱処理を行う。これにより半導体層１４の段差を平滑化できる。なお、ここではＢＰＳＧにて層間絶縁膜４０を形成しているが、ＢＰＳＧ以外の酸化膜で形成しても良い。その後、層間絶縁膜４０をエッチングしてコンタクトホールを開ける。さらに、層間絶縁膜４０上にＡｌを成膜したのち、Ａｌをパターニングすることにより、温接点や冷接点およびパッドとなる部分を含む配線層４１を形成する。
【００８７】
〔図１０（ｄ）に示す工程〕
配線層４１および層間絶縁膜４０の上に、ＴＥＯＳからなる保護膜４２を成膜する。そして、保護膜４２のうち配線層４１のパッドとなる部分と対応する箇所に開口部４２ａを形成する。なお、ここではＴＥＯＳにより保護膜４２を形成しているが、ＴＥＯＳ以外の酸化膜や窒化膜で形成しても良い。
【００８８】
そして、ＳＯＩ基板の裏面にＣＶＤ法によりシリコン窒化膜２０を形成する。この膜はシリコン酸化膜であっても構わないが、ＫＯＨによるエッチングのマスクとして機能するので、シリコン窒化膜２０の方が好ましい。このシリコン窒化膜２０のうちシリコン基板１０の空洞部１０ａの形成予定領域をエッチングにより開口させたのち、シリコン窒化膜２０をマスクとしたＫＯＨによる異方性エッチングを行うことで、空洞部１０ａを形成する。これにより、メンブレンが構成される。そして、最後に保護膜４２の上にカーボンペーストからなる赤外線吸収膜４３を形成したのち、これをパターニングしてメンブレン内にのみ残す。これにより、図９に示したサーモパイル型赤外線センサＳ２が完成する。
【００８９】
以上説明した本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００９０】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとしてガスセンサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、ガスセンサの構造は、上記第７実施形態で説明したサーモパイル型赤外線センサＳ２とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【００９１】
図１１、図１２は、本実施形態のガスセンサＳ３を示した図であり、図１１は、ガスセンサＳ３の断面図、図１２は、ガスセンサＳ３の上面レイアウト図である。図１１に示すように、第１〜第７実施形態と同様、本実施形態のガスセンサＳ３も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【００９２】
半導体層１４の上層に、例えばＢＰＳＧからなる層間絶縁膜５０が形成されていると共に、例えばＡｌにて構成された配線層５１が形成され、配線層５１が層間絶縁膜５０に形成されたコンタクトホールを通じて半導体層１４と接触させられている。
【００９３】
また、配線層５１および層間絶縁膜５０の上層には、例えばＴＥＯＳからなる保護膜５２が形成されている。この保護膜５２には、配線層５１を部分的に露出させることでパッドを構成するための開口部５２ａや後述する感ガス膜５３とのコンタクトを可能にするための開口部５２ｂが形成されている。さらに、メンブレン内を含むように保護膜５２の上層には、例えば酸化スズ（ＣＯ、ＮＯx、水素などを感知可能）により構成された感ガス膜５３が形成されている。図１２に示すように、この感ガス膜５３はメンブレンを覆うように形成されており、感ガス膜５３の下方の半導体層１４を挟んだ両側において配線層５１と電気的に接続され、パッド部５１ａ、５１ｂに外部端子を接続することで、配線層５１を通じて電流を流し、感ガス膜５３の抵抗値を検出できる構造とされている。また、半導体層１４にも配線層５１の一部で構成したパッド部５１ｃ、５１ｄが接続されており、このパッド部５１ａ、５１ｂに外部端子を接続することで、半導体層１４に電流を流し、半導体層１４のうちメンブレン内の細くされた部分を加熱できるようになっている。
【００９４】
このような構成のガスセンサＳ３では、配線層５１を通じて半導体層１４に電流を流すことによってメンブレン内に形成された感ガス膜５３の温度を上げ、大気中の対象ガスとの酸化または還元反応を引き起こさせる。これにより、感ガス膜５３の抵抗値が変わるため、配線層５１のパッド部を通じて感ガス膜５３の抵抗値を検出することで、対象ガスの量を検出することが可能となる。このとき、感ガス膜５３がメンブレン内にあるため、効率よく温度を上昇させられる。なお、上昇する温度の管理は、半導体層１４の抵抗値に基づいて行うことになるが、半導体層１４を多結晶シリコンではなく単結晶シリコンで構成しているため、高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）を得ることができ、正確に温度測定を行うことが可能となる。また、高温時に起きる抵抗値の経時変化に対しても単結晶シリコンの方が多結晶シリコンよりも少なく、安定して使用できるガスセンサＳ３を得ることができ、さらに、粒界がなくなるので特性のばらつきも少なくなるという効果も得られる。
【００９５】
図１３は、本実施形態のガスセンサＳ３の製造工程図である。図１３（ａ）〜（ｄ）に示す工程は、基本的に、上述したサーモパイル型赤外線センサＳ２と同様であり、層間絶縁膜４０の代わりに層間絶縁膜５０、配線層４１の代わりに配線層５１、保護膜４２の代わりに配線層５２、赤外線吸収膜４３の代わりに感ガス膜５３を形成することが異なっており、さらに各膜のパターンレイアウトが異なっている。なお、感ガス膜４３と配線層５１とのコンタクト抵抗を下げるためやミキシングを防止するために、必要に応じて配線層５２の上層に薄膜を形成しても良い。
【００９６】
以上説明した本実施形態のガスセンサＳ３においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００９７】
なお、ここでは感ガス膜５３の抵抗値変化を検出するガスセンサの例を記載したが、他の検出原理のガスセンサにも適用可能である。
【００９８】
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとして圧力センサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、圧力センサの構造は、上記第７実施形態で説明したサーモパイル型赤外線センサＳ２とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【００９９】
図１４、図１５は、本実施形態の圧力センサＳ４を示した図であり、図１４は、圧力センサＳ４の断面図、図１５は、圧力センサＳ４の模式的な上面レイアウト図である。図１１に示すように、第１〜第８実施形態と同様、本実施形態の圧力センサＳ４も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【０１００】
半導体層１４は、図１５に示すように、面方位が（００１）の単結晶シリコンにて構成され、半導体層１４のうちメンブレン内に配置される部分により圧力検出に用いられる複数のゲージ抵抗が構成される。複数のゲージ抵抗は、例えばホイートストンブリッジ接続されるが、各ゲージ抵抗の長手方向が＜１１０＞方向とされ、その長手方向がゲージ抵抗に対する電流の流れる向き（つまり抵抗値を測定する向き）とされる。また、各ゲージ抵抗は、メンブレンのエッジに配置されている。
【０１０１】
また、半導体層１４の上層に、例えばＢＰＳＧからなる層間絶縁膜６０が形成されていると共に、例えばＡｌにて構成された配線層６１が形成され、配線層６１が層間絶縁膜６０に形成されたコンタクトホールを通じて半導体層１４と接触させられている。
【０１０２】
また、配線層６１および層間絶縁膜６０の上層には、例えばＴＥＯＳからなる保護膜６２が形成されている。この保護膜６２には、配線層６１を部分的に露出させることでパッドを構成するための開口部６２ａが形成されている。さらに、ＳＯＩ基板の裏面には、メンブレン下方の空洞部１０ａを閉塞した基準圧力室を構成するための台座ガラス６３が陽極接合により接合されている。
【０１０３】
このような構成の圧力センサＳ４では、メンブレンに測定対象となる圧力が印加されたときに、メンブレンが印加された圧力と基準圧力室内の圧力との差圧に応じて変位し、それに伴ってゲージ抵抗の抵抗値がピエゾ抵抗効果により変化するため、配線層６１のパッド部を通じてゲージ抵抗の抵抗値を検出することで、圧力を検出することが可能となる。このとき、本実施形態のようにシリコン基板１０が残らない空洞部１０ａによってメンブレンを構成できるため、極めて低い圧力測定も可能（例えば、フルスケールで１気圧以下）となる。また、小型化にも適している。また、半導体層１４を多結晶シリコンではなく単結晶シリコンにすることで、高いピエゾ抵抗効果を得ることができ、さらに、粒界がなくなるので特性のばらつき（オフセット電圧など）も少なくなるという効果を得ることもできる。
【０１０４】
図１６は、本実施形態の圧力センサＳ４の製造工程図である。図１６（ａ）〜（ｅ）に示す工程は、基本的に、上述したサーモパイル型赤外線センサＳ２と同様であり、層間絶縁膜４０の代わりに層間絶縁膜６０、配線層４１の代わりに配線層６１、保護膜４２の代わりに配線層６２を形成することが異なっている。そして、シリコン窒化膜２０をマスクとして空洞部１０ａを形成したのち（図１６（ｅ）の工程）、シリコン窒化膜２０を除去し、陽極接合により台座ガラス６３をＳＯＩ基板の裏面に接合することで圧力センサＳ４が完成する。
【０１０５】
以上説明した本実施形態の圧力センサＳ４においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１０６】
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとして加速度センサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、加速度センサの構造は、上記第９実施形態で説明した圧力センサＳ４とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【０１０７】
図１７は、本実施形態の加速度センサＳ５の断面図である。図１７に示すように、第１〜第７実施形態と同様、本実施形態の加速度センサＳ５も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成されている。シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成され、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成されているが、メンブレンの中央部においてシリコン基板１０が残されることで錘部１０ｅが構成されている。また、圧力センサＳ４に備えてあった台座ガラス６３を無くした構造とされている。この他の構成に関しては、第９実施形態で説明した圧力センサＳ４と同様であり、半導体層１４により複数のゲージ抵抗が構成されており、半導体層１４の上面レイアウトも、図１５に示す圧力センサＳ４と同様となっている。
【０１０８】
このような構成の加速度センサＳ５では、加速度が発生すると、錘部１０ｅの慣性による応力がメンブレンに印加されたときに、メンブレンが印加された応力に応じて変位し、それに伴ってゲージ抵抗の抵抗値がピエゾ抵抗効果により変化するため、配線層６１のパッド部を通じてゲージ抵抗の抵抗値を検出することで、加速度を検出することが可能となる。これにより、第９実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の加速度センサＳ５の製造方法は、図１６に示す圧力センサＳ４の製造工程とほぼ同様であり、錘部１０ｅを形成するために、空洞部１０ａのパターン変更を行うだけでよい。
【０１０９】
以上説明した本実施形態の加速度センサＳ５においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１０】
（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとして圧力センサと加速度センサを一体化した複合センサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、複合センサの構造は、上記第９実施形態で説明した圧力センサＳ４とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【０１１１】
図１８は、本実施形態の複合センサＳ６の断面図である。図１８に示すように、第１〜第７実施形態と同様、本実施形態の複合センサＳ６も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成されている。シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成され、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成されているが、第１０実施形態の加速度センサＳ５と同様、メンブレンの中央部においてシリコン基板１０が残されることで錘部１０ｅが構成されている。また、半導体層１４により複数のゲージ抵抗が構成されている。そして、第９実施形態の圧力センサＳ４と同様、ＳＯＩ基板の裏面に台座ガラス６３が備えられている。台座ガラス６３のうち錘部１０ｅと対応する場所にはザグリ（凹部）６３ａが形成されており、錘部１０ｅの変位の妨げとならない構造とされている。この他の構造は、第９実施形態で説明した圧力センサＳ４と同様である。
【０１１２】
このような構成の複合センサＳ６とすることも可能である。なお、複合センサＳ６の作動原理は、圧力センサＳ４や加速度センサＳ５と同様である。また、本実施形態の加速度センサＳ５の製造方法も、台座ガラス６３としてザグリ６３ａが形成されているものを用いることと、空洞部１０ａのパターンが錘部１０ｅを形成できるパターンであること以外は、図１６に示す圧力センサＳ４の製造工程と同様で良い。
【０１１３】
以上説明した本実施形態の複合センサＳ６においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１４】
なお、上記では、複合センサＳ６の台座ガラス６３にザグリ６３ａを設けることで、錘部１０ｅが変位できるようにしたが、図１９に示すように、錘部１０ｅの先端が台座ガラス６３から離間するような構造としても良い。このような構造は、空洞部１０ａを形成する際のマスクとして用いるシリコン窒化膜２０のうち錘部１０ｅと対応する位置に残される領域の面積を小さくし、ＫＯＨによるシリコン基板１０の異方性エッチング時のサイドエッチにより、その領域のシリコン窒化膜２０が取れてなくなるようにすれば良い。
【０１１５】
（他の実施形態）
上記各実施形態において、ＳＯＩ基板の製造方法を記載したが、ここに記したものは単なる一例であり、各実施形態に示した手法を組み合わせることも可能である。例えば、上記第６実施形態では、窒素イオンと酸素イオンを共にイオン注入してシリコン窒化膜１１やシリコン酸化膜１２を形成する場合について説明したが、そのうちの一方のみのイオン注入を行い、他の層に関してはデポジションによって形成するなどの手法をとっても良い。また、第１実施形態では、図３（ｄ）に示すようにシリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成するようにしているが、シリコン基板１０に形成したシリコン窒化膜１１の表面にシリコン酸化膜１２を直接形成した後にシリコン基板３０を貼り合わせるようにしても良い。
【０１１６】
また、第１実施形態では、図３（ｄ）に示すようにシリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成するようにしているが、図３（ｄ）に示す工程においてシリコン基板３０の表面３０ａに形成したシリコン酸化膜１２の上にシリコン窒化膜１１を形成しておき、シリコン基板１０における表面１０ｂとシリコン窒化膜１１を貼り合わせるようにすることも可能である。このようにした場合、シリコン基板３０の裏面３０ｂにもシリコン窒化膜やシリコン酸化膜が形成されることになるが、これらは図３（ｆ）に示す工程で行われる研磨によって除去されるため、問題ない。
【０１１７】
また、上記実施形態では、ヒータ１５ａ、１５ｂは特許文献１の発熱抵抗体と測温抵抗体を兼用した構成であるものを例に挙げて説明したが、発熱抵抗体と測温抵抗体を別体とした構成であっても構わない。
【０１１８】
また、上記各実施形態では、シリコン基板１０の裏面１０ｃ側からエッチングを行うことで、空洞部１０ａを形成したが、表面１０ｂ側からエッチングを行うことで空洞部１０ａを形成しても良い。例えば、図２０は、第１実施形態の熱式流量センサＳ１に対してシリコン基板１０の表面１０ｂ側から空洞部１０ａを形成した場合の断面図である。この図に示すように、メンブレンおよびその上に配置する各構成要素を形成したのち、これらを貫通してシリコン基板１０の表面１０ｂに達する孔部７０を形成する。そして、この孔部７０を通じて例えば等方性エッチングを行うことで、空洞部１０ａを形成することができる。この場合にも、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとなるため、上記各実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１９】
また、上記第７〜第１１実施形態では、ＳＯＩ基板として図３に示したものを用いる場合を例に挙げて説明したが、図６〜図８に示したものを用いても良い。
【０１２０】
さらに、以上の説明では、薄膜（メンブレン）構造を有する半導体装置の例として、物理量センサを例に挙げたが、単結晶シリコンを用いた薄膜構造を有していれば、物理量センサに限るものではない。例えば、単なる加熱ヒータとして用いる薄膜構造部に対して本発明を適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる熱式流量センサＳ１の概略平面構成を示す図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った熱式流量センサＳ１の概略断面構成を示す図である。
【図３】図１および図２に示す熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図４】図３に続く熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる熱式流量センサＳ１に関する図であり、（ａ）は、熱式流量センサＳ１の断面図、（ｂ）は、（ａ）の熱式流量センサＳ１の形成に用いるＳＯＩ基板の断面図である。
【図６】図５に示す熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態にかかる熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態にかかる熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態にかかるサーモパイル型赤外線センサＳ２の断面図である。
【図１０】図９に示すサーモパイル型赤外線センサＳ２の製造工程図である。
【図１１】本発明の第８実施形態にかかるガスセンサＳ３の断面図である。
【図１２】図１１に示すガスセンサＳ３の上面レイアウト図である。
【図１３】図１１に示すガスセンサＳ３の製造工程図である。
【図１４】本発明の第９実施形態にかかる圧力センサＳ４の断面図である。
【図１５】図１４に示す圧力センサＳ４の上面レイアウト図である。
【図１６】図１４に示す圧力センサＳ４の製造工程図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態にかかる加速度センサＳ５の断面図である。
【図１８】本発明の第１１実施形態にかかる複合センサＳ６の断面図である。
【図１９】複合センサＳ５の変形例を示した断面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態で示す熱式流量センサＳ１の断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…シリコン基板、１０ａ…空洞部、１０ｂ…表面、１０ｃ…裏面、
１０ｄ…開口部、１１…シリコン窒化膜、１２…シリコン酸化膜、１３…絶縁膜、
１４…半導体層、１５ａ、１５ｂ…ヒータ、１６ａ、１６ｂ…温度計、
１７ａ〜１７ｆ…配線層、１８…絶縁膜、１９ａ〜１９ｆ…パッド、
２０…シリコン窒化膜、２１…シリコン窒化膜、２１ａ〜２１ｆ…ワイヤ、
２２…シリコン酸化膜、３０…シリコン基板、３０ａ…表面、３０ｂ…裏面、
４０、５０、６０…層間絶縁膜、４１、５１、６１…配線層、
４２、５２、６２…保護膜、４３…赤外線吸収膜、５３…感ガス膜、
６３…台座ガラス、Ｓ１…熱式流量センサ、Ｓ２…赤外線センサ、Ｓ３…ガスセンサ、
Ｓ４…圧力センサ、Ｓ５…加速度センサ、Ｓ６…複合センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数層の膜からなるメンブレンが設けられた物理量センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、発熱抵抗体と測温抵抗体を用いた熱式流量センサが開示されている。熱式流量センサは、発熱抵抗体を被測定流体中に設置し、被測定流体によって奪われる発熱抵抗体の放熱量を測温抵抗体により検出して、被測定流体の流量を検出する。このような熱式流量センサでは、基板に凹部や空洞部を形成することにより、基板との接触を減らし、基板への熱伝達を抑制できるようにした薄膜部としてのメンブレンが設けられる。このメンブレンの上に発熱抵抗体と測温抵抗体を配置することで、熱式流量センサの応答性を高めている。
【０００３】
この特許文献１に示される熱式流量センサは、ＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を用いて製造されており、メンブレンの最下層をＳＯＩ基板における埋め込み層（ＢＯＸ層）を構成するＳｉＯ2により構成している。
【特許文献１】特開２００１−１２９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された熱式流量センサにおいては、メンブレンの最下層をＳＯＩ基板の埋め込み層を構成するＳｉＯ2一層のみにより構成しているため、支持基板を構成するシリコン基板に対して凹部を形成するためにＫＯＨ等などを用いて異方性エッチングを行うと、ＳｉＯ2もエッチングされてしまう。したがって、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうという問題が発生する。
【０００５】
なお、ここでは上記の問題について、熱式流量センサを例に挙げて説明したが、メンブレンを用いた他の物理量センサに関しても上記と同様の問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止できる物理量センサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、シリコン基板（１０）を支持基板、絶縁膜（１３）を埋め込み層、半導体層（１４）をＳＯＩ層としたＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板（１０）における空洞部（１０ａ）に形成された絶縁膜（１３）をメンブレンとして構成されてなる物理量センサの製造方法において、ＳＯＩ基板として、絶縁膜（１３）がシリコン窒化膜（１１）と該シリコン窒化膜（１１）よりも半導体層（１４）側に配置されたシリコン酸化膜（１２）の少なくとも２層を含む積層構造となるものを用意する工程と、ＳＯＩ基板におけるシリコン基板（１０）をエッチングすることで、該シリコン基板（１０）に空洞部（１０ａ）を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。
【０００８】
このように、熱式流量センサを形成するために用いるＳＯＩ基板の埋め込み層をシリコン酸化膜（１２）の一層のみによって構成せずに、シリコン酸化膜（１２）よりもシリコン基板（１０）側に配置したシリコン窒化膜（１１）も備えた構成としている。このため、シリコン基板（１０）をエッチングする際に、シリコン窒化膜（１１）がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜（１２）が除去されないようにすることができる。このため、シリコン酸化膜（１２）がエッチングされることによるメンブレンの薄厚化を防止することができ、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止することが可能となる。
【０００９】
例えば、Ｓｉ3Ｎ4もしくはＳｉリッチのＳｉxＮyを用いて絶縁膜（１３）に含まれるシリコン窒化膜（１１）を形成することができる。
【００１０】
また、このようなシリコン窒化膜（１１）は、引っ張り応力を有する膜として形成されると好ましい。このようにすることで、メンブレンを構成する膜全体の平均応力が引っ張り応力となるようにすることが可能となり、メンブレンが挫屈して破損し難くなるようにできる。
【００１１】
なお、シリコン窒化膜（１１）の形成に関しては、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）にシリコン窒化膜（１１）を形成することにより行っても良いし、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から窒素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、シリコン基板（１０）の決められた深さの位置にシリコン窒化膜（１１）を形成することにより行っても良い。
【００１２】
一方、例えば、ＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮyおよびポーラスシリカのいずれかを用いて絶縁膜（１３）に含まれるシリコン酸化膜（１２）を形成することができる。
【００１３】
この場合、シリコン酸化膜（１２）を形成に関しては、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に形成したシリコン窒化膜（１１）の上面、もしくは、ＳＯＩ層を形成するためのシリコン基板（３０）の表面（３０ａ）にシリコン酸化膜（１２）を形成することにより行っても良いし、シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から酸素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、シリコン基板（１０）の決められた深さの位置にシリコン酸化膜（１２）を形成することにより行っても良い。
【００１４】
例えば、ＳＯＩ基板を用意する工程は、支持基板となるシリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）にシリコン窒化膜（１１）を形成する工程と、ＳＯＩ層を形成するためのＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を用意し、該ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）にシリコン酸化膜（１２）を形成する工程と、シリコン窒化膜（１１）とシリコン酸化膜（１２）とを貼り合わせることにより、支持基板となるシリコン基板（１０）とＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を一体化させる工程と、ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を薄厚化させることで、ＳＯＩ層を形成する工程と、を含んだ工程により行われる。
【００１５】
この場合、ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）からＳＯＩ層の膜厚相当分の深さの位置に水素イオンを注入しておき、その後、熱処理を行うことにより、水素イオンを注入した位置においてＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を割ることで、ＳＯＩ層を形成することができる。
【００１６】
以上説明した物理量センサの製造方法は、例えば、メンブレン内に配置される半導体層（１４）をヒータ（１５ａ、１５ｂ）とし、流体の流動に伴うヒータ（１５ａ、１５ｂ）の温度変化に基づき、物理量として流体の流量の検出を行う熱式流量センサ（Ｓ１）の製造方法として適用することができる。
【００１７】
また、半導体層（１４）の上層に配置されると共に半導体層（１４）との接触点となる複数の接点を有した配線層（４１）と、メンブレン内において配線層（４１）よりも上層に配置された赤外線吸収膜（４３）とを有し、配線層（４１）と半導体層（１４）との接点のうちメンブレン内の接点を温接点とし、メンブレン外の接点を冷接点として、赤外線吸収膜（４３）に赤外線が照射されたときに、赤外線吸収膜（４３）の温度上昇に伴い発生する温接点と冷接点との温度差に起因する起電力に基づき、物理量として赤外線の量を検出する赤外線センサ（Ｓ２）の製造方法として適用することもできる。
【００１８】
また、半導体層（１４）の上層に配置された配線層（５１）と、メンブレン内において配線層（５１）よりも上層に配置された測定対象ガスとの反応により抵抗値を変化させる感ガス膜（５３）とを有し、配線層（５１）のうち感ガス膜（５３）に電気的に接続されるパッド部（５１ａ、５１ｂ）を通じて感ガス膜（５３）の抵抗値を検出できると共に、配線層（５１）のうち半導体層（１４）に電気的に接続されるパッド部（５１ｃ、５１ｄ）を通じて半導体層（１４）に電流が流せるように構成され、半導体層（１４）に電流を流して加熱することでメンブレン内の感ガス膜（５３）の温度を上げ、感ガス膜（５３）を対象ガスと反応させて該感ガス膜（５３）の抵抗値を変化させることで、物理量として対象ガスの量を検出するガスセンサ（Ｓ３）の製造方法として適用することもできる。
【００１９】
また、半導体層（１４）の上層に配置されると共に半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）とを有し、メンブレン内に配置された半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力によるメンブレンの変位に伴う半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、物理量として圧力を検出する圧力センサ（Ｓ４）の製造方法として適用することもできる。
【００２０】
また、半導体層（１４）の上層に配置されて該半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）を有すると共に、空洞部（１０ａ）に形成された絶縁膜（１３）に備えられた錘部（１０ｅ）を有し、メンブレン内に配置された半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、加速度によるメンブレンの変位に伴う半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、物理量として加速度を検出する加速度センサ（Ｓ５）の製造方法として適用することもできる。
【００２１】
さらに、半導体層（１４）の上層に配置されると共に半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）と、空洞部（１０ａ）に形成された絶縁膜（１３）に台座（６３）から離間するように備えられた錘部（１０ｅ）とを有し、メンブレン内に配置された半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力もしくは加速度によるメンブレンの変位に伴う半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、物理量として圧力もしくは加速度を検出する複合センサ（Ｓ６）の製造方法として適用することもできる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態を適用した物理量センサとしての熱式流量センサＳ１の概略平面構成を示す図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った熱式流量センサＳ１の概略断面構成を示す図である。
【００２５】
熱式流量センサＳ１は、例えば板厚が４００μｍまたは６００μｍとされたシリコン基板１０をベースに形成されている。このシリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【００２６】
図２に示されるように、空洞部１０ａは、シリコン基板１０の表面１０ｂと裏面１０ｃを貫通するように形成されている。具体的には、空洞部１０ａは、シリコン基板１０の裏面１０ｃ側を開口部１０ｄとし、シリコン基板１０の裏面１０ｃ側から表面１０ｂ側へ向かって凹ませた凹部として構成されている。
【００２７】
また、図２に示されるように、シリコン基板１０の表面１０ｂ上には、シリコン窒化膜１１、シリコン酸化膜１２が積層された絶縁膜１３が形成されている。ここでいうシリコン窒化膜１１は、ＳｉとＮを有する膜のことを意味しており、例えばＳｉ3Ｎ4やＳｉリッチのＳｉxＮyが該当する。このシリコン窒化膜１１は、引っ張り応力を有する膜となっており、例えば、０．０５〜０．５μｍ程度の膜厚とされている。また、シリコン酸化膜１２は、ＳｉとＯを有する膜のことを意味しており、例えばＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮy、ポーラスシリカなどが該当する。このシリコン酸化膜１２は、圧縮応力を有する膜となっており、例えば、０．０１〜１μｍ程度の膜厚とされている。
【００２８】
この絶縁膜１３の表面には、シリコン層に不純物を熱拡散させたことによって形成された半導体層１４がパターニングされており、この半導体層１４により、ヒータ１５ａ、１５ｂと環境温度を測定するための温度計１６ａ、１６ｂおよび配線層１７ａ〜１７ｆを構成する抵抗体が形成されている。
【００２９】
このように構成されたシリコン基板１０と絶縁膜１３および半導体層１４は、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成されたものである。
【００３０】
さらに、半導体層１４は、ＢＰＳＧ等からなる絶縁膜１８によって覆われ、この絶縁膜１８の所定部位に形成されたコンタクトホールを通じて、アルミニウムなどで構成されたパッド１９ａ〜１９ｆに電気的に接続されている。
【００３１】
また、絶縁膜１８の表面において、シリコン基板１０のほぼ全域を覆うようにシリコン窒化膜２０が形成され、熱式流量センサＳ１の表面が保護されている。このシリコン窒化膜２０におけるパッド１９ａ〜１９ｆと対応する部位には、開口部が形成されており、この開口部を通じてパッド１９ａ〜１９ｆに対してワイヤ２１ａ〜２１ｆがボンディングされることで、熱式流量センサＳ１の外部に備えられる制御回路に電気的に接続されるようになっている。
【００３２】
そして、シリコン基板１０における裏面側には、シリコン窒化膜２１が形成されている。このシリコン窒化膜２１には開口部が形成されており、この開口部を通じてシリコン基板１０の開口部１０ｄが形成されている。
【００３３】
このような構造により、熱式流量センサＳ１が構成されている。
【００３４】
続いて、このような熱式流量センサＳ１で被測定流体である空気の流量検出を行うときの動作の一例について説明する。
【００３５】
ヒータ１５ａ、１５ｂは、図示しない制御回路によって駆動され、例えば温度計１６ａ、１６ｂで測定される環境温度よりも２００℃高い温度となるように制御される。具体的には、制御回路からワイヤ２１ｂ、２１ｃ、パッド１９ｂ、１９ｃおよび配線層１７ｂ、１７ｃを通じてヒータ１５ａに電流が流されると共に、ワイヤ２１ｄ、２１ｃ、パッド１９ｄ、１９ｅおよび配線層１７ｄ、１７ｅを通じてヒータ１５ｂに電流が流される。これにより、所定の線幅で構成された各ヒータ１５ａ、１５ｂが加熱される。
【００３６】
環境温度の測定は各温度計１６ａ、１６ｂの抵抗値が環境温度に応じて変動するので、温度計１６ａの抵抗値変化に伴う電流量変化がワイヤ２１ａ、２１ｂやパッド１９ａ、１９ｂおよび配線層１７ａ、１７ｂを通じて、また、温度計１６ｂの抵抗値変化に伴う電流量変化がワイヤ２１ｅ、２１ｆやパッド１９ｅ、１９ｆおよび配線層１７ｅ、１７ｆを通じて、それぞれ制御回路に入力されることになる。これにより、制御回路側で、各温度計１６ａ、１６ｂそれぞれの位置の温度が検出される。
【００３７】
したがって、制御回路側で、各温度計１６ａ、１６ｂで検出される環境温度よりも２００℃高い温度となるように、各ヒータ１５ａ、１５ｂに流す電流量がフィードバック制御される。
【００３８】
例えば、図１中の白抜き矢印方向から空気が流れてくるとする。ここで、上述したように、加熱されたヒータ１５ａ、１５ｂは空気が流れることにより、熱を奪われて温度が下がるが、空気の流れの下流側のヒータ１５ｂは、上流側のヒータ１５ａを通過する時に加熱された空気が下流側のヒータ１５ｂに接するために、熱が少ししか奪われず、温度の下がりは小さい。そして、このように各ヒータ１５ａ、１５ｂの熱の奪われ方は、空気の流量に応じたものとなる。
【００３９】
したがって、制御回路は、ヒータ１５ａおよびヒータ１５ｂが常に環境温度よりも２００℃高い温度になるように各ヒータ１５ａ、１５ｂへの通電量をそれぞれ大きくし、それらの通電量に基づいて、空気の流量および流れの方向を検出することが可能となる。
【００４０】
続いて、本実施形態で示される熱式流量センサＳ１の製造方法について、図３に示す製造工程図を参照して説明する。
【００４１】
〔図３（ａ）に示す工程〕
まず、単結晶シリコンで構成された支持基板となるシリコン基板１０を用意する。例えば、シリコン基板１０として、面方位が（１００）で、４００μｍまたは６００μｍ程度の板厚を有する６インチウェハを用いる。このときのシリコン基板１０には、まだ空洞部１０ａが形成されていないものとなっている。
【００４２】
〔図３（ｂ）に示す工程〕
シリコン基板１０における表面１０ｂおよび裏面１０ｃ上に、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法によってシリコン窒化膜１１およびシリコン窒化膜２１を例えば０．０５〜０．５μｍ程度デポジションにより形成する。このとき、シリコン窒化膜１１およびシリコン窒化膜２１が引っ張り応力を有する膜となるように、これらの成膜条件を設定する。メンブレンを構成するシリコン窒化膜１１、シリコン酸化膜１２、絶縁膜１８、シリコン窒化膜２０のうちの多くが圧縮応力を有する膜として構成されるが、圧縮応力が働くとメンブレンが挫屈して破損しやすくなることが知られている。このため、シリコン窒化膜１１が引っ張り応力を有する膜となるようにすることで、メンブレンが挫屈して破損し難くなるようにしている。
【００４３】
また、このときシリコン窒化膜１１をＳｉ3Ｎ4で構成しても良いが、ＳｉリッチのＳｉxＮyにすると好ましい。すなわち、Ｓｉ3Ｎ4は引張り応力が大凡１２００ＭＰａと高すぎるため、厚く形成するとＳｉ3Ｎ4で構成されたシリコン窒化膜１１自身にクラックが発生する可能性がある。よって、Ｓｉ3Ｎ4は厚くても１回のデポジションでは０．２μｍ程度、複数回のデポジションでは０．５μｍ程度までしか形成できない（Ｓｉ3Ｎ4を複数回のデポジションで形成することによって厚く形成してもクラックの発生を抑制できるので、０．２μｍ以上の厚さでデポジションする場合には複数回で行うのが好適である）。また、Ｓｉ3Ｎ4を厚く形成すると、シリコン窒化膜１１の引っ張り応力が大きくなるシリコン基板１０の外縁近傍において表面１０ｂにスリップが発生するという問題もある。それに対して、ＳｉリッチのＳｉxＮyはＳｉ3Ｎ4より引張り応力を低くすることができるので、Ｓｉ3Ｎ4より厚く形成できる。このため、メンブレンのトータル膜厚を厚くしても、膜全体の平均応力を引張り応力にすることができる。このようなＳｉリッチのＳｉxＮyは、例えばＬＰ−ＣＶＤ法で形成され、形成温度（７００〜９００℃）やガス流量比（ＳｉＨ2Ｃｌ2／ＮＨ3比≒０．３〜８）によって、Ｓｉリッチ量をコントロールでき、所望の引張り応力を得ることができる。
【００４４】
なお、メンブレンを構成する膜全体の平均応力が引っ張り応力（望ましくは２０ＭＰａ以上の引っ張り応力）となるように、シリコン窒化膜をＬＰ−ＣＶＤ法によって形成しているが、シリコン窒化膜が形成される表面に段差があると、シリコン窒化膜が剥離したり、割れたりするなどの問題がある。しかしながら、ここで説明したように、シリコン窒化膜１１を平面となっているシリコン基板１０の表面１０ｂに形成することで、シリコン窒化膜１１が剥離したり、割れたりするということはない。
【００４５】
〔図３（ｃ）、（ｄ）に示す工程〕
一方、単結晶シリコンで構成されたＳＯＩ層を構成するシリコン基板３０を用意する。例えば、シリコン基板１０と同じものを用いることができる。そして、シリコン基板３０における表面３０ａ（および裏面３０ｂ）上に、熱酸化によってシリコン酸化膜１２を例えば０．０１〜１μｍ程度形成する。
【００４６】
このとき、シリコン酸化膜１２をＳｉＯ2で構成することもできるが、ＳｉＯxＮy（シリコンオキシナイトライド）にすると、ＳｉＯ2より圧縮応力を低くすることができる。上述したように、メンブレンを構成する膜全体の平均応力が引張り応力である必要があり、シリコン酸化膜１２をＳｉＯxＮyとすることにより、ＳｉＯ2とした場合と比べて圧縮応力の膜を厚くすることができる。これにより、メンブレンのトータル膜厚を厚くすることができ、気体中に混ざったダストがメンブレンに衝突したときのメンブレンの破損を防止できると共に、空気の圧力変動に対するメンブレンの変形を抑制できるため、計測精度の悪化も防止できる。このようなＳｉＯxＮyは、例えばプラズマＣＶＤ法で形成される。
【００４７】
また、シリコン酸化膜１２をＳｉＯ2ではなくポーラスシリカで構成しても、ＳｉＯ2より圧縮応力を低くすることができる。さらに、ポーラスシリカにすると熱伝導率も小さくすることができるため、上記効果に加えて発熱抵抗体を構成するヒータ１５ａ、１５ｂを少ない電力で同じ温度に制御することができ、省電力化が可能となる。このようなポーラスシリカは、例えば有機ＳＯＧ（Spin On Glass）をＯ2アッシングすると形成される。なお、有機ＳＯＧとは、メインのネットワークのＳｉ−Ｏ結合の一部をメチル基で終端したもののことを指す。
【００４８】
〔図３（ｅ）に示す工程〕
シリコン基板１０における表面１０ｂ側のシリコン窒化膜１１とシリコン基板３０における表面３０ａ側のシリコン酸化膜１２を貼り合わせることで、２枚のシリコン基板１０、３０を一体化させる。具体的には、シリコン窒化膜１１とシリコン酸化膜１２をこれらの間にボイド（空孔）が形成されないように重ね合わせ、１０００℃以上の高温での熱処理を行う。これにより、埋め込み層を構成する絶縁膜１３がシリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２によって構成されたＳＯＩ基板が形成される。
【００４９】
〔図３（ｆ）に示す工程〕
ＣＭＰ（Chemical Mechanical polishing）等により、シリコン基板３０を研磨し、例えば０．２〜２μｍの膜厚となるまで薄厚化することでＳＯＩ層を形成する。この後、必要に応じてＳＯＩ層の表面を酸化したのち、ＳＯＩ層に対してドナー不純物（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）もしくはアクセプタ不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ）を例えば１×１０19〜１×１０21ｃｍ-3程度の濃度となるようにイオン注入したのち、活性化熱処理を行うことにより、半導体層１４を形成する。活性化熱処理に関しては、後で熱処理工程が行われる場合に、その熱処理では不純物の拡散と電気的な活性化が不十分な場合にのみ行うようにしても良い。
【００５０】
なお、ここでは不純物をイオン注入によりドーピングしているが、リンデポのようなイオン注入を行わないドーピング方法を用いても良いし、元々、シリコン基板３０を形成する際のシリコン結晶成長時にドナー不純物（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）やアクセプタ不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ）がドーピングされる雰囲気としておけば、ここでのイオン注入を行わなくても良くなり、製造工程の簡略化を図れるという効果も得られる。
【００５１】
〔図４（ａ）に示す工程〕
不純物をイオン注入する前に半導体層１４の表面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程等を行ったのち、半導体層１４をパターニングする。これにより、ヒータ１５ａ、１５ｂと環境温度を測定するための温度計１６ａ、１６ｂおよび配線層１７ａ〜１７ｆが構成される。このとき、ヒータ１５ａ、１５ｂに関しては、例えば、線幅が１０μｍ程度となるようにする。なお、この半導体層１４のパターニングは、エッチングによって行うことになるが、ＳＯＩ層の下地としてシリコン酸化膜１２が形成されているため、エッチング時にシリコン窒化膜１１までエッチングされてしまうことを防止することができる。このため、後に形成されるメンブレンの強度を低下させないようにすることができる。
【００５２】
〔図４（ｂ）に示す工程〕
半導体層１４の表面の安定化のために、必要に応じて半導体層１４の表面を微少量酸化させたのち、ＢＰＳＧ層をデポジションにより形成することで絶縁膜１８を形成する。続いて、アニール処理を行うことで表面の段差を平坦化したのち、フォトエッチング工程によって絶縁膜１８にコンタクトホールを形成する。そして、アルミニウムをデポジションにより形成したのち、フォトエッチング工程によってアルミニウムをパターニングすることでパッド１９ａ〜１９ｆを形成する。なお、ここではアルミニウムをパターニングしてパッド１９ａ〜１９ｆとしたが、引き出し配線を構成するようにしても良い。
【００５３】
〔図４（ｃ）に示す工程〕
シリコン基板１０の表面１０ｂ側の全面に、プラズマＣＶＤ法等によって例えば３．２μｍ程度の膜厚で保護膜となるシリコン窒化膜２０をデポジションにより形成する。これにより、アルミニウムで構成されたパッド１９ａ〜１９ｆを保護できると共に、メンブレンの厚膜化を図ることができ、空気中に混ざったダストがメンブレンに衝突したときの破損を防止できると共に、空気の圧力変動に対するメンブレンの変形を抑制できるため、計測精度の悪化も防止できる。なお、ここではシリコン窒化膜２０と絶縁膜１８の両方を形成する場合について説明したが、これらのうちの一方でもあれば、保護膜として機能する。
【００５４】
そして、フォトエッチング工程によってシリコン窒化膜２０の所定位置を開口させることで各パッド１９ａ〜１９ｆを露出させる。その後、パッシベーションアニール処理を行う。
【００５５】
〔図４（ｄ）に示す工程〕
フォトエッチング工程によってシリコン窒化膜２１の所定部位を開口させる。そして、シリコン窒化膜２１をマスクとしてシリコン基板１０を露出部分から異方性エッチングすることで、シリコン基板１０に開口部１０ｄを形成することにより、空洞部１０ａを構成する。このとき、シリコン基板１０の面方位が（１００）とされているため、図１に示すような形状に開口部１０ｄが形成される。これにより、図１、図２に示される本実施形態の熱式流量センサＳ１が完成する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の熱式流量センサＳ１では、熱式流量センサＳ１を形成するために用いるＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。このため、シリコン酸化膜１２がエッチングされることによるメンブレンの薄厚化を防止することができ、メンブレンが薄くなり過ぎて割れてしまうことを防止することが可能となる。
【００５７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、図３（ｂ）に示す工程において、シリコン基板１０の表面１０ｂのシリコン窒化膜１１だけでなく裏面１０ｃのシリコン窒化膜２１も同時に形成するようにしているが、後の工程で形成しても良い。例えば、図４（ｂ）の工程の後にシリコン窒化膜２１を形成しても良い。
【００５８】
ただし、シリコン窒化膜１１は、上述したように引っ張り応力を有した膜とされるため、シリコン窒化膜１１の引っ張り応力によってシリコン基板１０に反りが発生する可能性もある。このため、上記第１実施形態のように、シリコン窒化膜１１の形成時にシリコン窒化膜２１を同時に形成するようにしておけば、シリコン基板１０の反りを抑制することも可能である。また、このようにシリコン窒化膜１１とシリコン窒化膜２１を別々に形成する場合と比べて、上述した第１実施形態のようにこれらを同一工程で形成した方が製造工程の簡略化を図れるという効果も得られる。
【００５９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の熱式流量センサＳ１は、第１実施形態に対して絶縁膜１３の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００６０】
図５（ａ）は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の熱式流量センサＳ１の形成に用いるＳＯＩ基板の断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０の表面１０ｂとシリコン窒化膜１１との間に例えば０．０２〜１μｍの膜厚のシリコン酸化膜２２を配置しており、ＳＯＩ基板における埋め込み層に相当する絶縁膜１３をシリコン酸化膜２２、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２により構成している。シリコン酸化膜２２は、ＳｉとＯを有する膜のことを意味しており、例えばＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮy、ポーラスシリカなどが該当する。
【００６１】
このように、絶縁膜１３をシリコン酸化膜２２、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２の三層構造としても構わない。さらに、シリコン窒化膜１１が引っ張り応力を有する膜であるため、シリコン基板１０の表面１０ｂにシリコン窒化膜１１を直接形成すると、シリコン窒化膜１１の引っ張り応力が大きくなるシリコン基板１０の外縁近傍において表面１０ｂにスリップが発生することがあるが、シリコン窒化膜１１の下地にシリコン酸化膜２２を形成することにより、そのようなスリップの発生を防止することも可能となる。
【００６２】
ただし、このような構造の場合、図５（ｂ）に示されるように、シリコン基板１０に開口部１０ｄを形成するためのエッチング時にシリコン酸化膜２２もエッチングされることになるが、その上にシリコン窒化膜１１があるため、エッチングされ過ぎてメンブレンが破損することはない。
【００６３】
図６は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程を示した断面図である。なお、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程のうち、ＳＯＩ基板を形成する前の工程に関しては第１実施形態と異なっているが、ＳＯＩ基板を形成した後の工程に関しては第１実施形態と全く同じであるため、ここではＳＯＩ基板を形成する前の工程に関してのみ示してある。
【００６４】
図６（ａ）に示す工程において、上述した図３（ａ）に示す工程で説明したシリコン基板１０を用意したのち、続く図６（ｂ）に示す工程において、熱酸化等により、シリコン基板１０の表面１０ｂにシリコン酸化膜２２を形成する。そして、上述した図３（ｂ）に示す工程と同様の方法により、シリコン酸化膜２２の上面およびシリコン基板１０の裏面１０ｃに対してシリコン窒化膜１１、２１を形成する。
【００６５】
また、図６（ｃ）、（ｄ）に示す工程では、上述した図３（ｃ）、（ｄ）に示す工程と同様の方法により、シリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成する。そして、図６（ｅ）に示す工程において、図３（ｅ）に示す工程と同様の手法により、シリコン基板１０におけるシリコン酸化膜２２の上面に形成されたシリコン窒化膜１１とシリコン基板３０における表面３０ａ側のシリコン酸化膜１２を貼り合わせる。その後、図６（ｆ）に示す工程において、シリコン基板３０を研磨して薄くすることで半導体層１４を構成する。
【００６６】
なお、図６（ｂ）に示す工程においてシリコン酸化膜２２を熱酸化で形成する場合には、シリコン基板１０の裏面１０ｃにもシリコン酸化膜が形成されることになるが、このシリコン酸化膜はシリコン窒化膜２１で覆われた状態となり、後工程で行われるシリコン基板１０に開口部１０ｄを形成するためのエッチングを行ってもあまり除去されないため、形成されていても問題ない。
【００６７】
（第４実施形態）
上記第３実施形態では、図６（ｂ）に示す工程において、シリコン基板１０の表面１０ｂにシリコン酸化膜２２およびシリコン窒化膜１１が形成されるようにしている。しかしながら、図６（ｄ）に示す工程において、シリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜２２を順に積層しておき、シリコン基板１０における表面１０ｂとシリコン酸化膜２２を貼り合わせるようにすることも可能である。このようにした場合、シリコン基板３０の裏面３０ｂにもシリコン窒化膜やシリコン酸化膜が形成されることになるが、これらは図６（ｆ）に示す工程で行われる研磨によって除去されるため、問題ない。
【００６８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。上記第１実施形態では、図３（ｆ）に示す工程において、シリコン基板３０を研磨することによって薄厚化しているが、本実施形態では、第１実施形態と異なる方法によってシリコン基板３０を薄厚化する。
【００６９】
図７は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程を示した断面図である。なお、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程のうち、ＳＯＩ基板を形成する前の工程に関しては第１実施形態と異なっているが、ＳＯＩ基板を形成した後の工程に関しては第１実施形態と全く同じであるため、ここではＳＯＩ基板を形成する前の工程に関してのみ示してある。
【００７０】
図７（ａ）、（ｂ）に示す工程では、上述した図３（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様の手法により、シリコン基板１０の表面１０ｂおよび裏面１０ｃにシリコン窒化膜１１、２１を形成する。
【００７１】
一方、図７（ｃ）に示す工程では、上述した図３（ｃ）に示す工程と同様にシリコン基板３０を用意し、続く図７（ｄ）に示す工程において、シリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成したのち、シリコン酸化膜１２の上方から水素イオンのイオン注入を行う。このときのイオン注入による水素イオンの注入深さは、ＳＯＩ層（半導体層１４）の厚みと同等となるようにしており、ＳＯＩ層を例えば１μｍの厚みとするのであれば、水素イオンの注入深さも１μｍとなるようにしている。
【００７２】
その後、図７（ｅ）に示す工程において、図３（ｅ）に示す工程と同様の手法により、シリコン基板１０におけるシリコン酸化膜２２の上面に形成されたシリコン窒化膜１１とシリコン基板３０における表面３０ａ側のシリコン酸化膜１２を貼り合わせる。このとき、貼り合わせの為に行う熱処理を１０００℃以上にしているため、水素イオンが注入された深さの位置でシリコン基板３０が割れる（スマートカット）。このようにすることで、研磨によらなくても所望膜厚のＳＯＩ層を形成することができる。
【００７３】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。上記第１実施形態では、基本的に、シリコン基板１０とシリコン基板３０とを絶縁膜１３を介して貼り合わせることでＳＯＩ基板を構成しているが、本実施形態では、第１実施形態と異なる方法によってＳＯＩ基板を形成する。
【００７４】
図８は、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程を示した断面図である。なお、本実施形態の熱式流量センサＳ１の製造工程のうち、ＳＯＩ基板を形成する前の工程に関しては第１実施形態と異なっているが、ＳＯＩ基板を形成した後の工程に関しては第１実施形態と全く同じであるため、ここではＳＯＩ基板を形成する前の工程に関してのみ示してある。
【００７５】
図８（ａ）に示す工程において、上述した図３（ａ）に示すようなシリコン基板１０を用意する。その後、シリコン基板１０の表面１０ｂ側から酸素イオンと窒素イオンをイオン注入する。このとき、酸素イオンに関しては、ＳＯＩ層の膜厚分を考慮して、例えば、表面１０ｂから１μｍの深さの位置からシリコン酸化膜１２の厚さ分深い位置まで注入されるようにしている。窒素イオンに関しては、酸素イオンの注入位置の最も深い位置からシリコン窒化膜１１の厚さ分深い位置まで注入されるようにしている。
【００７６】
図８（ｂ）に示す工程において、この後、シリコン基板１０における表層部、具体的にはＳＯＩ層相当の深さの位置までドナー不純物（例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）もしくはアクセプタ不純物（例えば、Ｂ、Ａｌ）を例えば１×１０19〜１×１０21ｃｍ-3程度の濃度となるようにイオン注入したのち、１０００℃以上の高温で熱処理を行うことにより、不純物の活性化を行うと共に、酸素イオンと窒素イオンをシリコン基板１０中のシリコンと反応させる。これにより、シリコン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２が形成されると共に、ＳＯＩ層が形成され、ＳＯＩ基板が完成する。
【００７７】
このように、一枚のシリコン基板１０を用いてＳＯＩ基板を形成することも可能である。このようにすれば、シリコン基板枚数を少なくできると共に、ＳＯＩ基板を形成するための製造工程の簡略化を図ることが可能となるため、センサ製造コストを低減できる。
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。上記第１〜第６実施形態では、物理量センサとして熱式流量センサＳ１に本発明の一実施形態を適用する場合について説明したが、本実施形態では、サーモパイル型赤外線センサに本発明の一実施形態を適用する場合について説明する。
【００７８】
図９は、本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２の断面図である。この図に示すように、第１〜第６実施形態と同様、本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【００７９】
本実施形態でも、半導体層１４は、シリコン層に不純物を熱拡散させたことによって形成されている。この半導体層１４の上層に、例えばＢＰＳＧからなる層間絶縁膜４０が形成されていると共に、例えばＡｌにて構成された配線層４１が形成され、配線層４１が層間絶縁膜４０に形成されたコンタクトホールを通じて半導体層１４と接触させられている。
【００８０】
また、配線層４１および層間絶縁膜４０の上層には、例えばＴＥＯＳからなる保護膜４２が形成されている。この保護膜４２には、配線層４１を部分的に露出させることでパッドを構成するための開口部４２ａが形成されている。
【００８１】
さらに、メンブレン内のみにおいて、保護膜４２の上層には、例えばカーボンペーストにより構成された赤外線吸収膜４３が形成されている。なお、上述したように、配線層４１は半導体層１４に接触させられているが、具体的には、配線層４１はメンブレン内における赤外線吸収膜４３の下方とメンブレン外それぞれにおいて半導体層１４と接触させられている。これらの接点のうち赤外線吸収膜４３の下方に位置するものが温接点、メンブレン外のものが冷接点となる。
【００８２】
このような構成のサーモパイル型赤外線センサＳ２では、赤外線が照射されると赤外線吸収膜４３が赤外線を吸収し、発熱する。その熱が温接点に伝わり、温接点の温度が上るため、冷接点との間に熱起電力が発生する。このため、サーモパイル型赤外線センサＳ２は、温接点と冷接点との間に発生した熱起電力により、赤外線量を検出することが可能となる。このとき、温接点はメンブレン内にあり、冷接点がメンブレン外にあるため、温接点に関しては効率よく温度が上昇し、冷接点に関しては温接点の温度上昇に伴う温度上昇を少なくすることが可能となる。また、半導体層１４が多結晶シリコンではなく単結晶シリコンで構成されているため、同じ不純物濃度でも、低い抵抗値と高い熱起電力を得ることができ、さらに、粒界がなくなるので特性のばらつきも少なくなるという効果も得られる。
【００８３】
続いて、本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２の製造方法について、図１０に示すサーモパイル型赤外線センサＳ２の製造工程図を参照して説明する。
【００８４】
〔図１０（ａ）に示す工程〕
まず、上記第１〜第６実施形態で説明したＳＯＩ基板、例えば、第１実施形態の図３の工程により形成したＳＯＩ基板を用意したのち、半導体層１４を所望の抵抗値にするために、ドナー不純物（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ）やアクセプタ不純物（Ｂ、Ａｌ）をイオン注入してドーピングし、不純物濃度としては大凡１×１０16〜１×１０21／ｃｍ3にする。このときの手法は、図３（ｆ）に示した工程と同様で良い。
【００８５】
〔図１０（ｂ）に示す工程〕
半導体層１４をエッチングによりパターニングする。これにより、配線層４１と接点とされる部分、つまり温接点や冷接点が構成されるように、半導体層１４がメンブレン内からメンブレン外に至るように延設される。
【００８６】
〔図１０（ｃ）に示す工程〕
半導体層１４を必要に応じて熱酸化したのち、ＣＶＤ法によりＢＰＳＧからなる層間絶縁膜４０を形成し、熱処理を行う。これにより半導体層１４の段差を平滑化できる。なお、ここではＢＰＳＧにて層間絶縁膜４０を形成しているが、ＢＰＳＧ以外の酸化膜で形成しても良い。その後、層間絶縁膜４０をエッチングしてコンタクトホールを開ける。さらに、層間絶縁膜４０上にＡｌを成膜したのち、Ａｌをパターニングすることにより、温接点や冷接点およびパッドとなる部分を含む配線層４１を形成する。
【００８７】
〔図１０（ｄ）に示す工程〕
配線層４１および層間絶縁膜４０の上に、ＴＥＯＳからなる保護膜４２を成膜する。そして、保護膜４２のうち配線層４１のパッドとなる部分と対応する箇所に開口部４２ａを形成する。なお、ここではＴＥＯＳにより保護膜４２を形成しているが、ＴＥＯＳ以外の酸化膜や窒化膜で形成しても良い。
【００８８】
そして、ＳＯＩ基板の裏面にＣＶＤ法によりシリコン窒化膜２０を形成する。この膜はシリコン酸化膜であっても構わないが、ＫＯＨによるエッチングのマスクとして機能するので、シリコン窒化膜２０の方が好ましい。このシリコン窒化膜２０のうちシリコン基板１０の空洞部１０ａの形成予定領域をエッチングにより開口させたのち、シリコン窒化膜２０をマスクとしたＫＯＨによる異方性エッチングを行うことで、空洞部１０ａを形成する。これにより、メンブレンが構成される。そして、最後に保護膜４２の上にカーボンペーストからなる赤外線吸収膜４３を形成したのち、これをパターニングしてメンブレン内にのみ残す。これにより、図９に示したサーモパイル型赤外線センサＳ２が完成する。
【００８９】
以上説明した本実施形態のサーモパイル型赤外線センサＳ２においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００９０】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとしてガスセンサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、ガスセンサの構造は、上記第７実施形態で説明したサーモパイル型赤外線センサＳ２とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【００９１】
図１１、図１２は、本実施形態のガスセンサＳ３を示した図であり、図１１は、ガスセンサＳ３の断面図、図１２は、ガスセンサＳ３の上面レイアウト図である。図１１に示すように、第１〜第７実施形態と同様、本実施形態のガスセンサＳ３も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【００９２】
半導体層１４の上層に、例えばＢＰＳＧからなる層間絶縁膜５０が形成されていると共に、例えばＡｌにて構成された配線層５１が形成され、配線層５１が層間絶縁膜５０に形成されたコンタクトホールを通じて半導体層１４と接触させられている。
【００９３】
また、配線層５１および層間絶縁膜５０の上層には、例えばＴＥＯＳからなる保護膜５２が形成されている。この保護膜５２には、配線層５１を部分的に露出させることでパッドを構成するための開口部５２ａや後述する感ガス膜５３とのコンタクトを可能にするための開口部５２ｂが形成されている。さらに、メンブレン内を含むように保護膜５２の上層には、例えば酸化スズ（ＣＯ、ＮＯx、水素などを感知可能）により構成された感ガス膜５３が形成されている。図１２に示すように、この感ガス膜５３はメンブレンを覆うように形成されており、感ガス膜５３の下方の半導体層１４を挟んだ両側において配線層５１と電気的に接続され、パッド部５１ａ、５１ｂに外部端子を接続することで、配線層５１を通じて電流を流し、感ガス膜５３の抵抗値を検出できる構造とされている。また、半導体層１４にも配線層５１の一部で構成したパッド部５１ｃ、５１ｄが接続されており、このパッド部５１ａ、５１ｂに外部端子を接続することで、半導体層１４に電流を流し、半導体層１４のうちメンブレン内の細くされた部分を加熱できるようになっている。
【００９４】
このような構成のガスセンサＳ３では、配線層５１を通じて半導体層１４に電流を流すことによってメンブレン内に形成された感ガス膜５３の温度を上げ、大気中の対象ガスとの酸化または還元反応を引き起こさせる。これにより、感ガス膜５３の抵抗値が変わるため、配線層５１のパッド部を通じて感ガス膜５３の抵抗値を検出することで、対象ガスの量を検出することが可能となる。このとき、感ガス膜５３がメンブレン内にあるため、効率よく温度を上昇させられる。なお、上昇する温度の管理は、半導体層１４の抵抗値に基づいて行うことになるが、半導体層１４を多結晶シリコンではなく単結晶シリコンで構成しているため、高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）を得ることができ、正確に温度測定を行うことが可能となる。また、高温時に起きる抵抗値の経時変化に対しても単結晶シリコンの方が多結晶シリコンよりも少なく、安定して使用できるガスセンサＳ３を得ることができ、さらに、粒界がなくなるので特性のばらつきも少なくなるという効果も得られる。
【００９５】
図１３は、本実施形態のガスセンサＳ３の製造工程図である。図１３（ａ）〜（ｄ）に示す工程は、基本的に、上述したサーモパイル型赤外線センサＳ２と同様であり、層間絶縁膜４０の代わりに層間絶縁膜５０、配線層４１の代わりに配線層５１、保護膜４２の代わりに配線層５２、赤外線吸収膜４３の代わりに感ガス膜５３を形成することが異なっており、さらに各膜のパターンレイアウトが異なっている。なお、感ガス膜４３と配線層５１とのコンタクト抵抗を下げるためやミキシングを防止するために、必要に応じて配線層５２の上層に薄膜を形成しても良い。
【００９６】
以上説明した本実施形態のガスセンサＳ３においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００９７】
なお、ここでは感ガス膜５３の抵抗値変化を検出するガスセンサの例を記載したが、他の検出原理のガスセンサにも適用可能である。
【００９８】
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとして圧力センサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、圧力センサの構造は、上記第７実施形態で説明したサーモパイル型赤外線センサＳ２とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【００９９】
図１４、図１５は、本実施形態の圧力センサＳ４を示した図であり、図１４は、圧力センサＳ４の断面図、図１５は、圧力センサＳ４の模式的な上面レイアウト図である。図１１に示すように、第１〜第８実施形態と同様、本実施形態の圧力センサＳ４も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成され、シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成されており、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成される。
【０１００】
半導体層１４は、図１５に示すように、面方位が（００１）の単結晶シリコンにて構成され、半導体層１４のうちメンブレン内に配置される部分により圧力検出に用いられる複数のゲージ抵抗が構成される。複数のゲージ抵抗は、例えばホイートストンブリッジ接続されるが、各ゲージ抵抗の長手方向が＜１１０＞方向とされ、その長手方向がゲージ抵抗に対する電流の流れる向き（つまり抵抗値を測定する向き）とされる。また、各ゲージ抵抗は、メンブレンのエッジに配置されている。
【０１０１】
また、半導体層１４の上層に、例えばＢＰＳＧからなる層間絶縁膜６０が形成されていると共に、例えばＡｌにて構成された配線層６１が形成され、配線層６１が層間絶縁膜６０に形成されたコンタクトホールを通じて半導体層１４と接触させられている。
【０１０２】
また、配線層６１および層間絶縁膜６０の上層には、例えばＴＥＯＳからなる保護膜６２が形成されている。この保護膜６２には、配線層６１を部分的に露出させることでパッドを構成するための開口部６２ａが形成されている。さらに、ＳＯＩ基板の裏面には、メンブレン下方の空洞部１０ａを閉塞した基準圧力室を構成するための台座ガラス６３が陽極接合により接合されている。
【０１０３】
このような構成の圧力センサＳ４では、メンブレンに測定対象となる圧力が印加されたときに、メンブレンが印加された圧力と基準圧力室内の圧力との差圧に応じて変位し、それに伴ってゲージ抵抗の抵抗値がピエゾ抵抗効果により変化するため、配線層６１のパッド部を通じてゲージ抵抗の抵抗値を検出することで、圧力を検出することが可能となる。このとき、本実施形態のようにシリコン基板１０が残らない空洞部１０ａによってメンブレンを構成できるため、極めて低い圧力測定も可能（例えば、フルスケールで１気圧以下）となる。また、小型化にも適している。また、半導体層１４を多結晶シリコンではなく単結晶シリコンにすることで、高いピエゾ抵抗効果を得ることができ、さらに、粒界がなくなるので特性のばらつき（オフセット電圧など）も少なくなるという効果を得ることもできる。
【０１０４】
図１６は、本実施形態の圧力センサＳ４の製造工程図である。図１６（ａ）〜（ｅ）に示す工程は、基本的に、上述したサーモパイル型赤外線センサＳ２と同様であり、層間絶縁膜４０の代わりに層間絶縁膜６０、配線層４１の代わりに配線層６１、保護膜４２の代わりに配線層６２を形成することが異なっている。そして、シリコン窒化膜２０をマスクとして空洞部１０ａを形成したのち（図１６（ｅ）の工程）、シリコン窒化膜２０を除去し、陽極接合により台座ガラス６３をＳＯＩ基板の裏面に接合することで圧力センサＳ４が完成する。
【０１０５】
以上説明した本実施形態の圧力センサＳ４においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１０６】
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとして加速度センサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、加速度センサの構造は、上記第９実施形態で説明した圧力センサＳ４とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【０１０７】
図１７は、本実施形態の加速度センサＳ５の断面図である。図１７に示すように、第１〜第７実施形態と同様、本実施形態の加速度センサＳ５も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成されている。シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成され、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成されているが、メンブレンの中央部においてシリコン基板１０が残されることで錘部１０ｅが構成されている。また、圧力センサＳ４に備えてあった台座ガラス６３を無くした構造とされている。この他の構成に関しては、第９実施形態で説明した圧力センサＳ４と同様であり、半導体層１４により複数のゲージ抵抗が構成されており、半導体層１４の上面レイアウトも、図１５に示す圧力センサＳ４と同様となっている。
【０１０８】
このような構成の加速度センサＳ５では、加速度が発生すると、錘部１０ｅの慣性による応力がメンブレンに印加されたときに、メンブレンが印加された応力に応じて変位し、それに伴ってゲージ抵抗の抵抗値がピエゾ抵抗効果により変化するため、配線層６１のパッド部を通じてゲージ抵抗の抵抗値を検出することで、加速度を検出することが可能となる。これにより、第９実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の加速度センサＳ５の製造方法は、図１６に示す圧力センサＳ４の製造工程とほぼ同様であり、錘部１０ｅを形成するために、空洞部１０ａのパターン変更を行うだけでよい。
【０１０９】
以上説明した本実施形態の加速度センサＳ５においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１０】
（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。本実施形態では、物理量センサとして圧力センサと加速度センサを一体化した複合センサに対して本発明の一実施形態を適用した場合について説明する。なお、複合センサの構造は、上記第９実施形態で説明した圧力センサＳ４とほぼ同様であるため、主に異なる部分について説明する。
【０１１１】
図１８は、本実施形態の複合センサＳ６の断面図である。図１８に示すように、第１〜第７実施形態と同様、本実施形態の複合センサＳ６も、シリコン基板１０を支持基板、絶縁膜１３を埋め込み層、半導体層１４をＳＯＩ層とするＳＯＩ基板を用いて形成されている。シリコン基板１０には、空洞部１０ａが形成され、この空洞部１０ａが形成された部位においてメンブレンが構成されているが、第１０実施形態の加速度センサＳ５と同様、メンブレンの中央部においてシリコン基板１０が残されることで錘部１０ｅが構成されている。また、半導体層１４により複数のゲージ抵抗が構成されている。そして、第９実施形態の圧力センサＳ４と同様、ＳＯＩ基板の裏面に台座ガラス６３が備えられている。台座ガラス６３のうち錘部１０ｅと対応する場所にはザグリ（凹部）６３ａが形成されており、錘部１０ｅの変位の妨げとならない構造とされている。この他の構造は、第９実施形態で説明した圧力センサＳ４と同様である。
【０１１２】
このような構成の複合センサＳ６とすることも可能である。なお、複合センサＳ６の作動原理は、圧力センサＳ４や加速度センサＳ５と同様である。また、本実施形態の加速度センサＳ５の製造方法も、台座ガラス６３としてザグリ６３ａが形成されているものを用いることと、空洞部１０ａのパターンが錘部１０ｅを形成できるパターンであること以外は、図１６に示す圧力センサＳ４の製造工程と同様で良い。
【０１１３】
以上説明した本実施形態の複合センサＳ６においても、ＳＯＩ基板の埋め込み層をＳｉＯ2の一層のみによって構成せずに、シリコン基板１０の表面１０ｂに配置したシリコン窒化膜１１も備えた構成としている。このため、シリコン基板１０をエッチングする際に、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとして機能し、シリコン酸化膜１２が除去されないようにすることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１４】
なお、上記では、複合センサＳ６の台座ガラス６３にザグリ６３ａを設けることで、錘部１０ｅが変位できるようにしたが、図１９に示すように、錘部１０ｅの先端が台座ガラス６３から離間するような構造としても良い。このような構造は、空洞部１０ａを形成する際のマスクとして用いるシリコン窒化膜２０のうち錘部１０ｅと対応する位置に残される領域の面積を小さくし、ＫＯＨによるシリコン基板１０の異方性エッチング時のサイドエッチにより、その領域のシリコン窒化膜２０が取れてなくなるようにすれば良い。
【０１１５】
（他の実施形態）
上記各実施形態において、ＳＯＩ基板の製造方法を記載したが、ここに記したものは単なる一例であり、各実施形態に示した手法を組み合わせることも可能である。例えば、上記第６実施形態では、窒素イオンと酸素イオンを共にイオン注入してシリコン窒化膜１１やシリコン酸化膜１２を形成する場合について説明したが、そのうちの一方のみのイオン注入を行い、他の層に関してはデポジションによって形成するなどの手法をとっても良い。また、第１実施形態では、図３（ｄ）に示すようにシリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成するようにしているが、シリコン基板１０に形成したシリコン窒化膜１１の表面にシリコン酸化膜１２を直接形成した後にシリコン基板３０を貼り合わせるようにしても良い。
【０１１６】
また、第１実施形態では、図３（ｄ）に示すようにシリコン基板３０の表面３０ａにシリコン酸化膜１２を形成するようにしているが、図３（ｄ）に示す工程においてシリコン基板３０の表面３０ａに形成したシリコン酸化膜１２の上にシリコン窒化膜１１を形成しておき、シリコン基板１０における表面１０ｂとシリコン窒化膜１１を貼り合わせるようにすることも可能である。このようにした場合、シリコン基板３０の裏面３０ｂにもシリコン窒化膜やシリコン酸化膜が形成されることになるが、これらは図３（ｆ）に示す工程で行われる研磨によって除去されるため、問題ない。
【０１１７】
また、上記実施形態では、ヒータ１５ａ、１５ｂは特許文献１の発熱抵抗体と測温抵抗体を兼用した構成であるものを例に挙げて説明したが、発熱抵抗体と測温抵抗体を別体とした構成であっても構わない。
【０１１８】
また、上記各実施形態では、シリコン基板１０の裏面１０ｃ側からエッチングを行うことで、空洞部１０ａを形成したが、表面１０ｂ側からエッチングを行うことで空洞部１０ａを形成しても良い。例えば、図２０は、第１実施形態の熱式流量センサＳ１に対してシリコン基板１０の表面１０ｂ側から空洞部１０ａを形成した場合の断面図である。この図に示すように、メンブレンおよびその上に配置する各構成要素を形成したのち、これらを貫通してシリコン基板１０の表面１０ｂに達する孔部７０を形成する。そして、この孔部７０を通じて例えば等方性エッチングを行うことで、空洞部１０ａを形成することができる。この場合にも、シリコン窒化膜１１がエッチングストッパとなるため、上記各実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１９】
また、上記第７〜第１１実施形態では、ＳＯＩ基板として図３に示したものを用いる場合を例に挙げて説明したが、図６〜図８に示したものを用いても良い。
【０１２０】
さらに、以上の説明では、薄膜（メンブレン）構造を有する半導体装置の例として、物理量センサを例に挙げたが、単結晶シリコンを用いた薄膜構造を有していれば、物理量センサに限るものではない。例えば、単なる加熱ヒータとして用いる薄膜構造部に対して本発明を適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる熱式流量センサＳ１の概略平面構成を示す図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った熱式流量センサＳ１の概略断面構成を示す図である。
【図３】図１および図２に示す熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図４】図３に続く熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる熱式流量センサＳ１に関する図であり、（ａ）は、熱式流量センサＳ１の断面図、（ｂ）は、（ａ）の熱式流量センサＳ１の形成に用いるＳＯＩ基板の断面図である。
【図６】図５に示す熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態にかかる熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態にかかる熱式流量センサＳ１の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態にかかるサーモパイル型赤外線センサＳ２の断面図である。
【図１０】図９に示すサーモパイル型赤外線センサＳ２の製造工程図である。
【図１１】本発明の第８実施形態にかかるガスセンサＳ３の断面図である。
【図１２】図１１に示すガスセンサＳ３の上面レイアウト図である。
【図１３】図１１に示すガスセンサＳ３の製造工程図である。
【図１４】本発明の第９実施形態にかかる圧力センサＳ４の断面図である。
【図１５】図１４に示す圧力センサＳ４の上面レイアウト図である。
【図１６】図１４に示す圧力センサＳ４の製造工程図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態にかかる加速度センサＳ５の断面図である。
【図１８】本発明の第１１実施形態にかかる複合センサＳ６の断面図である。
【図１９】複合センサＳ５の変形例を示した断面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態で示す熱式流量センサＳ１の断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…シリコン基板、１０ａ…空洞部、１０ｂ…表面、１０ｃ…裏面、
１０ｄ…開口部、１１…シリコン窒化膜、１２…シリコン酸化膜、１３…絶縁膜、
１４…半導体層、１５ａ、１５ｂ…ヒータ、１６ａ、１６ｂ…温度計、
１７ａ〜１７ｆ…配線層、１８…絶縁膜、１９ａ〜１９ｆ…パッド、
２０…シリコン窒化膜、２１…シリコン窒化膜、２１ａ〜２１ｆ…ワイヤ、
２２…シリコン酸化膜、３０…シリコン基板、３０ａ…表面、３０ｂ…裏面、
４０、５０、６０…層間絶縁膜、４１、５１、６１…配線層、
４２、５２、６２…保護膜、４３…赤外線吸収膜、５３…感ガス膜、
６３…台座ガラス、Ｓ１…熱式流量センサ、Ｓ２…赤外線センサ、Ｓ３…ガスセンサ、
Ｓ４…圧力センサ、Ｓ５…加速度センサ、Ｓ６…複合センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部（１０ａ）が形成されたシリコン基板（１０）と、
前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）側において、前記空洞部（１０ａ）を覆うように形成された絶縁膜（１３）と、
前記絶縁膜（１３）の上に形成された半導体層（１４）とを有し、
前記シリコン基板（１０）を支持基板、前記絶縁膜（１３）を埋め込み層、前記半導体層（１４）をＳＯＩ層としたＳＯＩ基板を用いて形成され、前記シリコン基板（１０）における前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）をメンブレンとして構成されてなる物理量センサの製造方法において、
前記ＳＯＩ基板として、前記絶縁膜（１３）が前記シリコン窒化膜（１１）と該シリコン窒化膜（１１）よりも前記半導体層（１４）側に配置されたシリコン酸化膜（１２）の少なくとも２層を含む積層構造となるものを用意する工程と、
前記ＳＯＩ基板における前記シリコン基板（１０）をエッチングすることで、該シリコン基板（１０）に前記空洞部（１０ａ）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする物理量センサの製造方法。
【請求項２】
前記ＳＯＩ基板を用意する工程では、Ｓｉ3Ｎ4もしくはＳｉリッチのＳｉxＮyを用いて前記絶縁膜（１３）に含まれる前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程では、該シリコン窒化膜（１１）を引っ張り応力を有する膜として形成することを特徴とする請求項２に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項４】
前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程であることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項５】
前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から窒素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、前記シリコン基板（１０）の決められた深さの位置に前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程であることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項６】
前記ＳＯＩ基板を用意する工程では、ＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮyおよびポーラスシリカのいずれかを用いて前記絶縁膜（１３）に含まれる前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に形成した前記シリコン窒化膜（１１）の上面、もしくは、前記ＳＯＩ層を形成するためのシリコン基板（３０）の表面（３０ａ）に前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項８】
前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から酸素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、前記シリコン基板（１０）の決められた深さの位置に前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項９】
前記ＳＯＩ基板を用意する工程は、
前記支持基板となる前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程と、
前記ＳＯＩ層を形成するためのＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を用意し、該ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）に前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜（１１）と前記シリコン酸化膜（１２）とを貼り合わせることにより、前記支持基板となる前記シリコン基板（１０）と前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を一体化させる工程と、
前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を薄厚化させることで、前記ＳＯＩ層を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１０】
前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）から前記ＳＯＩ層の膜厚相当分の深さの位置に水素イオンを注入する工程と、
熱処理を行うことにより、前記水素イオンを注入した位置において前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を割り、前記ＳＯＩ層を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体層（１４）を単結晶シリコンにて構成することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１２】
前記物理量センサは、前記メンブレン内に配置される前記半導体層（１４）をヒータ（１５ａ、１５ｂ）とし、流体の流動に伴う前記ヒータ（１５ａ、１５ｂ）の温度変化に基づき、物理量として前記流体の流量の検出を行う熱式流量センサ（Ｓ１）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１３】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されると共に前記半導体層（１４）との接触点となる複数の接点を有した配線層（４１）と、前記メンブレン内において前記配線層（４１）よりも上層に配置された赤外線吸収膜（４３）とを有し、前記配線層（４１）と前記半導体層（１４）との接点のうち前記メンブレン内の接点を温接点とし、前記メンブレン外の接点を冷接点として、前記赤外線吸収膜（４３）に赤外線が照射されたときに、前記赤外線吸収膜（４３）の温度上昇に伴い発生する前記温接点と前記冷接点との温度差に起因する起電力に基づき、物理量として前記赤外線の量を検出する赤外線センサ（Ｓ２）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１４】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置された配線層（５１）と、前記メンブレン内において前記配線層（５１）よりも上層に配置された測定対象ガスとの反応により抵抗値を変化させる感ガス膜（５３）とを有し、前記配線層（５１）のうち前記感ガス膜（５３）に電気的に接続されるパッド部（５１ａ、５１ｂ）を通じて前記感ガス膜（５３）の抵抗値を検出できると共に、前記配線層（５１）のうち前記半導体層（１４）に電気的に接続されるパッド部（５１ｃ、５１ｄ）を通じて前記半導体層（１４）に電流が流せるように構成され、前記半導体層（１４）に電流を流して加熱することで前記メンブレン内の前記感ガス膜（５３）の温度を上げ、前記感ガス膜（５３）を前記対象ガスと反応させて該感ガス膜（５３）の抵抗値を変化させることで、前記物理量として前記対象ガスの量を検出するガスセンサ（Ｓ３）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１５】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されると共に前記半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、前記シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで前記空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）とを有し、前記メンブレン内に配置された前記半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力による前記メンブレンの変位に伴う前記半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、前記物理量として前記圧力を検出する圧力センサ（Ｓ４）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１６】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されて前記半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）を有すると共に、前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）に備えられた錘部（１０ｅ）を有し、前記メンブレン内に配置された前記半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、加速度による前記メンブレンの変位に伴う前記半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、前記物理量として前記加速度を検出する加速度センサ（Ｓ５）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１７】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されると共に前記半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、前記シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで前記空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）と、前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）に前記台座（６３）から離間するように備えられた錘部（１０ｅ）とを有し、前記メンブレン内に配置された前記半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力もしくは加速度による前記メンブレンの変位に伴う前記半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、前記物理量として前記圧力もしくは前記加速度を検出する複合センサ（Ｓ６）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１８】
空洞部（１０ａ）が形成されたシリコン基板（１０）と、
前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）側において、前記空洞部（１０ａ）を覆うように形成された絶縁膜（１３）と、
前記絶縁膜（１３）の上に形成された半導体層（１４）とを有し、
前記シリコン基板（１０）を支持基板、前記絶縁膜（１３）を埋め込み層、前記半導体層（１４）をＳＯＩ層としたＳＯＩ基板を用いて形成されていると共に、前記シリコン基板（１０）における前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）をメンブレンとして構成され、
前記ＳＯＩ基板は、前記絶縁膜（１３）が前記シリコン窒化膜（１１）と該シリコン窒化膜（１１）よりも前記半導体層（１４）側に配置されたシリコン酸化膜（１２）の少なくとも２層を含む積層構造からなり、
前記ＳＯＩ基板における前記シリコン基板（１０）が前記シリコン窒化膜（１１）をストッパとしてエッチングされることで前記空洞部（１０ａ）が形成されていることを特徴とする物理量センサ。
【請求項１】
空洞部（１０ａ）が形成されたシリコン基板（１０）と、
前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）側において、前記空洞部（１０ａ）を覆うように形成された絶縁膜（１３）と、
前記絶縁膜（１３）の上に形成された半導体層（１４）とを有し、
前記シリコン基板（１０）を支持基板、前記絶縁膜（１３）を埋め込み層、前記半導体層（１４）をＳＯＩ層としたＳＯＩ基板を用いて形成され、前記シリコン基板（１０）における前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）をメンブレンとして構成されてなる物理量センサの製造方法において、
前記ＳＯＩ基板として、前記絶縁膜（１３）が前記シリコン窒化膜（１１）と該シリコン窒化膜（１１）よりも前記半導体層（１４）側に配置されたシリコン酸化膜（１２）の少なくとも２層を含む積層構造となるものを用意する工程と、
前記ＳＯＩ基板における前記シリコン基板（１０）をエッチングすることで、該シリコン基板（１０）に前記空洞部（１０ａ）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする物理量センサの製造方法。
【請求項２】
前記ＳＯＩ基板を用意する工程では、Ｓｉ3Ｎ4もしくはＳｉリッチのＳｉxＮyを用いて前記絶縁膜（１３）に含まれる前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程では、該シリコン窒化膜（１１）を引っ張り応力を有する膜として形成することを特徴とする請求項２に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項４】
前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程であることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項５】
前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から窒素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、前記シリコン基板（１０）の決められた深さの位置に前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程であることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項６】
前記ＳＯＩ基板を用意する工程では、ＳｉＯ2、Ｎを微小に含んだＳｉＯxＮyおよびポーラスシリカのいずれかを用いて前記絶縁膜（１３）に含まれる前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項７】
前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に形成した前記シリコン窒化膜（１１）の上面、もしくは、前記ＳＯＩ層を形成するためのシリコン基板（３０）の表面（３０ａ）に前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項８】
前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程は、前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）から酸素イオンをイオン注入したのち、熱処理を行うことで、前記シリコン基板（１０）の決められた深さの位置に前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項９】
前記ＳＯＩ基板を用意する工程は、
前記支持基板となる前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）に前記シリコン窒化膜（１１）を形成する工程と、
前記ＳＯＩ層を形成するためのＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を用意し、該ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）に前記シリコン酸化膜（１２）を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜（１１）と前記シリコン酸化膜（１２）とを貼り合わせることにより、前記支持基板となる前記シリコン基板（１０）と前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を一体化させる工程と、
前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を薄厚化させることで、前記ＳＯＩ層を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１０】
前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）の表面（３０ａ）から前記ＳＯＩ層の膜厚相当分の深さの位置に水素イオンを注入する工程と、
熱処理を行うことにより、前記水素イオンを注入した位置において前記ＳＯＩ層用シリコン基板（３０）を割り、前記ＳＯＩ層を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体層（１４）を単結晶シリコンにて構成することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１２】
前記物理量センサは、前記メンブレン内に配置される前記半導体層（１４）をヒータ（１５ａ、１５ｂ）とし、流体の流動に伴う前記ヒータ（１５ａ、１５ｂ）の温度変化に基づき、物理量として前記流体の流量の検出を行う熱式流量センサ（Ｓ１）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１３】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されると共に前記半導体層（１４）との接触点となる複数の接点を有した配線層（４１）と、前記メンブレン内において前記配線層（４１）よりも上層に配置された赤外線吸収膜（４３）とを有し、前記配線層（４１）と前記半導体層（１４）との接点のうち前記メンブレン内の接点を温接点とし、前記メンブレン外の接点を冷接点として、前記赤外線吸収膜（４３）に赤外線が照射されたときに、前記赤外線吸収膜（４３）の温度上昇に伴い発生する前記温接点と前記冷接点との温度差に起因する起電力に基づき、物理量として前記赤外線の量を検出する赤外線センサ（Ｓ２）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１４】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置された配線層（５１）と、前記メンブレン内において前記配線層（５１）よりも上層に配置された測定対象ガスとの反応により抵抗値を変化させる感ガス膜（５３）とを有し、前記配線層（５１）のうち前記感ガス膜（５３）に電気的に接続されるパッド部（５１ａ、５１ｂ）を通じて前記感ガス膜（５３）の抵抗値を検出できると共に、前記配線層（５１）のうち前記半導体層（１４）に電気的に接続されるパッド部（５１ｃ、５１ｄ）を通じて前記半導体層（１４）に電流が流せるように構成され、前記半導体層（１４）に電流を流して加熱することで前記メンブレン内の前記感ガス膜（５３）の温度を上げ、前記感ガス膜（５３）を前記対象ガスと反応させて該感ガス膜（５３）の抵抗値を変化させることで、前記物理量として前記対象ガスの量を検出するガスセンサ（Ｓ３）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１５】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されると共に前記半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、前記シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで前記空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）とを有し、前記メンブレン内に配置された前記半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力による前記メンブレンの変位に伴う前記半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、前記物理量として前記圧力を検出する圧力センサ（Ｓ４）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１６】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されて前記半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）を有すると共に、前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）に備えられた錘部（１０ｅ）を有し、前記メンブレン内に配置された前記半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、加速度による前記メンブレンの変位に伴う前記半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、前記物理量として前記加速度を検出する加速度センサ（Ｓ５）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１７】
前記物理量センサは、前記半導体層（１４）の上層に配置されると共に前記半導体層（１４）と電気的に接続された配線層（６１）と、前記シリコン基板（１０）の裏面に配置されることで前記空洞部（１０ａ）を圧力基準室とする台座（６３）と、前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）に前記台座（６３）から離間するように備えられた錘部（１０ｅ）とを有し、前記メンブレン内に配置された前記半導体層（１４）をゲージ抵抗とし、圧力もしくは加速度による前記メンブレンの変位に伴う前記半導体層（１４）の抵抗値変化に基づき、前記物理量として前記圧力もしくは前記加速度を検出する複合センサ（Ｓ６）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１８】
空洞部（１０ａ）が形成されたシリコン基板（１０）と、
前記シリコン基板（１０）の表面（１０ｂ）側において、前記空洞部（１０ａ）を覆うように形成された絶縁膜（１３）と、
前記絶縁膜（１３）の上に形成された半導体層（１４）とを有し、
前記シリコン基板（１０）を支持基板、前記絶縁膜（１３）を埋め込み層、前記半導体層（１４）をＳＯＩ層としたＳＯＩ基板を用いて形成されていると共に、前記シリコン基板（１０）における前記空洞部（１０ａ）に形成された前記絶縁膜（１３）をメンブレンとして構成され、
前記ＳＯＩ基板は、前記絶縁膜（１３）が前記シリコン窒化膜（１１）と該シリコン窒化膜（１１）よりも前記半導体層（１４）側に配置されたシリコン酸化膜（１２）の少なくとも２層を含む積層構造からなり、
前記ＳＯＩ基板における前記シリコン基板（１０）が前記シリコン窒化膜（１１）をストッパとしてエッチングされることで前記空洞部（１０ａ）が形成されていることを特徴とする物理量センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−３０９９１４（Ｐ２００７−３０９９１４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９９０４（Ｐ２００７−９９０４）
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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